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Konstruktion und Fertigung um Geschwindigkeitsrekorde zu brechen

Customer Story

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Generative Design und additive Fertigung helfen Lightning Motorcycles leichtere und schnellere Motorräder zu entwickeln.

Lightning Motorcycles hatte einen entschiedenen Vorteil gegenüber einigen der etablierteren Namen in der Motorradwelt, die alle im Wettbewerb standen, das schnellste elektrische Motorrad auf den Markt zu bringen. Lightning begann bei null, ohne die traditionellen vorgefassten Ansichten, wie ein Motorrad auszusehen hat. Dank einer Reihe von Autodesk-Softwarelösungen und 3D-Druck-Technologien hat Lightning seinen Entwicklungsprozess flexibel gestaltet.

Optimieren der Motorradschwinge mit Generative Design

Lighting Motorcycles setzte auf Autodesks Generative Design-Technologie, die als Funktion für Autodesk Fusion 360 verfügbar ist. Basierend auf Konstruktionszielen und Randbedingungen können die Ingenieure eine Vielzahl von Konstruktionslösungen generieren und evaluieren, im Gegensatz zu einer reinen Optimierungssoftware, die lediglich bestehende Designs optimiert.

Die Ingenieure von Lightning Motorcycles arbeiteteten gemeinsam mit dem Autodesk Wissenschaftler Andreas Bastian an der Optimierung der Hinterradschwinge des Motorrads.

Lightning hatte bereits zuvor versucht, das Gewicht der Schwinge mit 3D-Druck-Technologien für Verbundwerkstoffe zu reduzieren. Diese Konstruktion funktionierte zwar in der Theorie, aber es wäre unwahrscheinlich gewesen, dass die Materialeigenschaften den Anforderungen einer so starken Maschine gewachsen gewesen wären.

Verringertes Gewicht bei gleichbleibendem „Fahrgefühl“

„Wir haben uns die Schwinge genauer angesehen, da sie ein wichtiges Bauteil ist,“ so Andreas. „Üblicherweise besteht sie aus drei miteinander verschraubten Teilen, wird aus bekannten Werkstoffen mit bekannten Verfahren gefertigt und wird von Ingenieuren entworfen, die sich mit Motorrädern sehr gut auskennen.“

Bei früheren Projekten mit generativem Design gab es klar definierte Ziele: Die Bauteile müssen sowohl leicht als auch zuverlässig sein. Für die Schwinge jedoch war neben diesen beiden quantitativen Zielen ein weiteres qualitatives Ziel erforderlich: Das „Fahrgefühl“, das für erfahrene Motorradfahrer von zentraler Bedeutung ist, sollte unverändert bleiben.

Mithilfe der Simulationstools von Autodesk wurde festgestellt, dass es fünf wesentliche Lastfälle gibt. Um das „Fahrgefühl“ beibehalten zu können, musste sich die Schwinge in möglichst vielen dieser Fälle wie bisher verhalten, aber gleichzeitig ein geringeres Gewicht aufweisen.

Image courtesy of Lightning Motorcycles

Manufacturing in the future

Die Fortschritte bei Industrie 4.0 zwingen die Unternehmen ihre Produktionsstätten umzustellen, um die Erwartungen ihrer Kunden hinsichtlich Kosten und Lieferzeit zu erfüllen sowie qualitativ hochwertige Produkte zu liefern.

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Entscheider Technologien wie generatives Design und  additive Fertigung einsetzen, um die Entwicklungs- und Fertigungsprozesse enger miteinander abzustimmen.

Die neue Schwinge übertrifft das ursprüngliche Bauteil

„Es ist interessant, dass für verschiedene Fahrsituationen eine unterschiedliche Steifigkeit erforderlich ist“, so Bastian. „Für den normalen Fahrbetrieb ist eine hohe Steifigkeit erforderlich, denn wenn Sie beim Fahren auf eine Bodenwelle treffen und die Schwinge zu biegsam ist, verlieren Sie kurzzeitig den Kontakt mit der Straße. Andererseits benötigen Sie unter Rennbedingungen beim Fahren in einer Schräglage in Winkeln von bis zu 50 Grad eine stärkere Durchbiegung.“

Durch eine Reduktion des Gewichts des Motorrads ohne Einschnitte bei der Leistung zielt Lightning nun darauf ab, das Modell LS-218 noch schneller zu machen. Dazu sollen neue Methoden wie Generative Design, additive Fertigung sowie das Gießen herangezogen werden, ein seit Jahrhunderten, wenn nicht sogar Jahrtausenden, eingesetztes Fertigungsverfahren.

Die mithilfe generativen Designs entworfene Schwinge verhält sich in vier von fünf Lastfällen gleich wie die herkömmliche Schwinge, aber im fünften Lastfall ist sie um ganze 55 % besser.

Image Courtesy of Lightning Motorcycles

„Bisher haben wir nur wenige Formen gesehen, wie sie sich bei der Kombination aus generativem Design und Gießen ergeben. Größtenteils ist das kulturell bedingt; der Grund liegt nicht in der Technik. Viele dieser neuen Möglichkeiten der Konstruktion sind stark mit der additiven Fertigung und insbesondere der additiven Fertigung mit Metall verbunden, aber auch das Gießen bietet eine unfassbare Flexibilität in der Gestaltung.“

 
- Andreas Bastian, Senior Research Scientist, Autodesk