Um die Formveränderungen an der Unterseite eines Rennwagens zu testen, um Abtrieb und Aerodynamik zu erhalten, verwendet ein Rennteam einen optischen KMG-Scanner mit 15 Laserkreuzen und einer Messrate von 1,8 Millionen Messungen pro Sekunde. Er wurde auch eingesetzt, um die Ergonomie des Cockpits zu optimieren, damit sich der Fahrer besser konzentrieren und während des gesamten Rennens sein Bestes geben kann.

In ihrem unerbittlichen Streben nach dem Sieg suchen Tausende von Rennteams ständig nach Lösungen, um sich zu verbessern und einen Vorsprung vor der Konkurrenz zu erlangen, was zu Fortschritten in der Fahrzeugtechnik, der Aerodynamik, der Fahrerergonomie und der Implementierung von Spitzentechnologien führt. Ein solches Team, das im IMSA Weathertech Sportscar Championship und der nordamerikanischen Lamborghini Super Trofeo Series angetreten ist, ist Wayne Taylor Racing mit Andretti Autosport (WTR Andretti). WTR Andretti mit Sitz in Indianapolis, Indiana, der Welthauptstadt des Motorsports, ist eine globale Motorsportorganisation, die bestrebt ist, Top-Langstreckenrennen und Meisterschaften zu gewinnen. 

Optimierung der Unterboden-Aerodynamik mit 3D-Messtechnik

Um die Aerodynamik seiner Sportwagen zu optimieren und den Fahrern mehr Komfort zu bieten, hat sich das Team mit Creaform zusammengetan, einem Geschäftsbereich von Ametek, einem Anbieter von tragbaren 3D-Messlösungen und Engineering Services, um dessen Geräte in das Engineering-Toolkit von WTR Andretti aufzunehmen. Aerodynamik ist der Schlüssel zur Gesamtleistung für Langstrecken-Rennwagen. Sie erhöht die Geschwindigkeit sowie die Stabilität des Fahrzeugs und verringert den Kraftstoff­verbrauch. 

Eine der Strategien, die das WTR Andretti-Entwicklungsteam zur Verbesserung der Aerodynamik seiner Fahrzeuge einsetzt, ist die Unterboden-Aerodynamik. Der Unterboden ist entscheidend für die Erzeugung des Anpressdrucks und die Steuerung des Luftstroms auf der Rennstrecke. Außerdem optimiert sie die Haftung des Fahrzeugs. Aufgrund seiner Position kommt der Unterboden des Fahrzeugs immer wieder mit der Rennstrecke in Berührung, was zu Verschleiß und Abnutzung führt. Daher ist das Testen des Unterbodens auf diese Formveränderungen entscheidend für die Aufrechterhaltung des Anpressdrucks und der Aerodynamik.

Lange Zeit verwendete das Rennteam herkömmliche Werkzeuge wie Maßbänder oder Messschieber, um sämtliche Defekte und Verformungen an den Unterböden zu analysieren und zu messen. Diese konnten jedoch die Komplexität dieser Verformungen nicht abbilden und nur sehr rudimentäre Messwerte liefern. Der gesamte Prozess konnte mehrere Stunden in Anspruch nehmen, was nicht optimal war. Um den Messvorgang zu beschleunigen und so viele genaue Daten wie möglich zu erhalten, griff das Team auf professionelle 3D-Scanner zurück.

Mit dem Metrascan 3D, einem optischen KMG-Scanner von Creaform, der rund 15 Laser-Fadenkreuze und eine Messrate von 1.800.000 Messungen pro Sekunde verfügt, können die Ingenieure von WTR Andretti nun innerhalb von Minuten genaue Messungen von komplexen Oberflächen durchführen. Durch das Erstellen eines exakten digitalen 3D-Modells des Fahrzeugunterbodens vor und nach dem Rennen können sie nun feststellen, wie stark der Unterboden des Fahrzeugs beschädigt und abgenutzt wurde, in welchem Verhältnis dies zu den aerodynamischen Verlusten steht und welche Teile besser geschützt werden müssen.
„Im Gegensatz zu anderen Rennserien kommt es bei Langstreckenrennen 24 Stunden lang zu Verschleiß und Abnutzung und es geht darum, diese Schäden zu verstehen und dann die entsprechenden Teile zu optimieren“, sagt Brian Pillar, Technischer Direktor bei WTR. „Die Creaform-Scantechnologie hilft uns, diesen Verschleiß zu erkennen und zu analysieren, welche Bereiche wichtig sind und welche ignoriert werden können, um weiterhin Spitzenleistungen auf der Strecke zu erzielen.“ Dank des Zugangs zu professionellen 3D-Scannern kann das Team alle Messaufgaben in der Werkstatt selbst durchführen, sodass diese nicht an andere Anbieter vergeben werden müssen, was ebenfalls wertvolle Zeit spart.

Individuelles Cockpit-Design für einen hohen Fahrerkomfort

Aber nicht nur die Aerodynamik des Unterbodens konnte das Team mit der neuen Messtechnik verbessern. Seit der Einbindung des 3D-Scanners in den Design-Workflow haben die Ingenieure zahllose, manchmal unerwartete Anwendungen in der Werkstatt gefunden. Eine davon ist die Optimierung der Cockpit-Ergonomie, damit sich die Fahrer während des Rennens wohler fühlen.
Langstreckenrennen können mehrere Stunden oder sogar einen ganzen Tag dauern und sind eine enorme körperliche und geistige Belastung für die Fahrer. Eine optimale Cockpit-Ergonomie, zum Beispiel gut positionierte Bedienelemente, stützende Sitze und die richtige Platzierung der Pedale, trägt dazu bei, die Ermüdung und das Unbehagen des Fahrers zu verringern, sodass er sich konzentrieren und während des gesamten Rennens sein Bestes geben kann. 

Ein gut durchdachtes, fahrerorientiertes Cockpit fördert auch die Konzentration und Wachsamkeit, sodass er schnell und effektiv auf sich ändernde Rennbedingungen reagieren kann, insbesondere bei schwierigen Wetterbedingungen oder in der Nacht. „Als Fahrer macht es einen großen Unterschied, ob du dich im Auto wohl fühlst oder nicht, besonders bei Sportwagenrennen“, fügt Ricky Taylor, Fahrer bei WTR Andretti, hinzu. Darum beschloss das Team, eine digitale Nachbildung des gesamten Innenraums eines seiner technologisch fortschrittlichsten Autos, des Konica Minolta Acura ARX-06 mit der Startnummer 10, zu erstellen, um die Position des Fahrers sowie alle Komponenten im Cockpit zu bestimmen. Dazu wurde derselbe tragbare Scanner, der Metrascan 3D von Creaform, verwendet. Das Team war in der Lage, eine exakte digitale Kopie des Cockpits mit all seinen Elementen zu erstellen und zu sehen, welche Teile an die individuellen Eigenschaften und Vorlieben des Fahrers angepasst werden können. Auf Wunsch des Fahrers schuf das Team beispielsweise eine spezielle Halterung, die an das einzigartige Design des Rennwagens angepasst war, und montierte sie so, dass die Position des Fahrers und der Komfort im Cockpit nicht verändert wurden. Dank dieser einfachen Verbesserung fühlt sich der Fahrer im Auto wohler und ist besser vorbereitet.
Da Langstrecken-Rennwagen technologisch immer fortschrittlicher werden, benötigen sie ebenso schnelle und leistungsstarke Technologien, die es den Rennteams ermöglichen, an der Spitze ihres Sports zu bleiben. 3D-Scanner sind eines dieser technologischen Hilfsmittel, die nicht nur genaue Messungen und aerodynamische Analysen ermöglichen, sondern auch ein optimiertes Design leichtere Leistungsanalysen. Sie versetzen Rennteams in die Lage, daten­gestützte Entscheidungen zu treffen, Zeit im Designprozess zu sparen und letztlich die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Rennwagen auf der Strecke zu verbessern.

Autor
Jérôme-Alexandre Lavoie, Produktmanager bei Creaform