Aerovelo

Die Mitgründer Todd Reichert und Cameron Robertson haben Aerovelo gegründet, um das Unmögliche möglich zu machen: muskelkraftbetriebene Flugzeuge und mit Muskelkraft erzeugte Geschwindigkeiten von nahezu 160 km/h. Durch Reicherts Leidenschaft für die Leichtathletik und das Aerodynamikdesign und Robertsons Faible für Strukturen und Materialien will Aerovelo das öffentliche Interesse an Wissenschaft, Technologie und umweltbewusster Technik wecken. Das Unternehmen hat eine Reihe von Projekten mit muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen durchgeführt, die eine vielseitige, leidenschaftliche Gruppe von Personen mit dem Wunsch angezogen haben, etwas Unglaubliches zu tun. Der Kern der Konstruktionsteams bestand in erster Linie aus Ingenieurstudenten der Universität von Toronto, an der auch Reichert und Robertson ihren Abschluss gemacht haben, sowie jungen Profis, aber die Projekte wären ohne das umfangreiche Netzwerk aus Freiwilligen, Freunden und der Familie nicht möglich gewesen.

Aerovelo benötigte außerdem 3D-Konstruktions- und Technikwerkzeuge, um das muskelkraftbetriebene Fahrrad, den muskelkraftbetriebenen Hubschrauber und den muskelkraftbetriebenen Ornithopter (ein Flugzeug, das durch Flattern mit den Flügeln fliegt) zu erfinden, zu konstruieren und zu bauen, die das Werk des Unternehmens darstellen. Laut Vice President/Structures Robertson benötigte Aerovelo 3D-CAD- und Computational Fluid Dynamics (CFD)-Analysesoftware, um diese Fahrzeuge nicht nur zu schaffen, sondern sie auch in die Bücher der Rekorde zu befördern.

„Es wäre ohne 3D-CAD nicht möglich gewesen, Fahrzeuge wie das muskelkraftbetriebene Fahrrad effektiv zu realisieren“, erklärt Robertson. „Die Zeitpläne und Budgetbeschränkungen, unter denen wir arbeiten, sind ohne die Geschwindigkeit, die Leistung und die Automatisierung, die Computertools bieten, nicht wirklich realisierbar. Wir arbeiten auch eng mit Studenten der Universität Toronto zusammen und brauchen eine gemeinsame Entwicklungsumgebung, um zu kommunizieren und die Arbeit zu verwalten.“

Da die Gründer mit SOLIDWORKS® Software gearbeitet hatten und SOLIDWORKS die CAD-Software ist, die an der Universität Toronto gelehrt wird, war die Kombination aus SOLIDWORKS Premium Konstruktions-/Analysesoftware und SOLIDWORKS Flow Simulation CFD-Analysesoftware die naheliegende Wahl.

„Für mich war SOLIDWORKS schon immer anwenderfreundlich und die Studenten, die mit uns zusammenarbeiten, kennen es“, sagt Robertson. „Uns gefiel auch, dass sich die SOLIDWORKS Flow Simulation Software in die Modellierungsumgebung integrieren lässt.“

SCHNELLE KONSTRUKTION UND NOCH SCHNELLERE KONSTRUKTIONSÄNDERUNGEN

Aerovelo entwickelte zuerst den Snowbird, einen muskelkraftbetriebenen Ornithopter, der 2010 für 19,3 Sekunden Höhe und Luftgeschwindigkeit erreichte und somit zum weltweit ersten erfolgreichen muskelkraftbetriebenen Ornithopter wurde. Als Nächstes kam der muskelkraftbetriebene Hubschrauber Atlas, der dank seines 64-Sekunden-Rekordfluges 2013 die AHS Igor I. Sikorsky Challenge und das damit verbundene Preisgeld von 250.000 Dollar gewann. Aerovelo erweiterte seinen Einsatz von SOLIDWORKS Werkzeugen für sein nächstes herausforderndes Projekt: die Entwicklung des Eta-Rekord-Speedbikes.

„Mit SOLIDWORKS können wird das Fahrzeug schnell gestalten und dann die notwendigen Konstruktionsänderungen sogar noch schneller vornehmen“, erklärt Robertson. „Zum Beispiel haben wir SOLIDWORKS genutzt, um den Umwerfer und die Gangschaltung zu modifizieren und haben mit SOLIDWORKS Werkzeugen die besten Positionen ermittelt. Wir waren in der Lage, die Konstruktion der Verbundstoffverkleidung durch Werkzeuge wie Zebrastreifen und Oberflächenkrümmungsindikatoren sowie der SOLIDWORKS CFD Leistungsanalyse nahezu optimal zu gestalten. Und dann haben wir alles gebaut und manuell fertig gestellt.“

Im Rahmen der Weiterentwicklung der Technologie über die des früheren muskelkraftbetriebenen Rekordfahrrads hinaus, das die Battle Mountain World Human-Powered Speed Challenge der vergangenen 15 Jahre beherrscht hatte, entschied Aerovelo, die SOLIDWORKS Flow Simulation CFD Analysesoftware zu nutzen, um ihr Fahrrad auf eine neue Ebene zu heben. „Mit SOLIDWORKS Flow Simulation haben wir wichtige Erkenntnisse gewonnen und wichtige Innovationen entwickelt, die uns dabei geholfen haben, einen großen Sprung in Sachen Verkleidungsaerodynamik zu machen“, betont Robertson.

„Auch wenn andere Teams die CFD-Analyse verwenden, haben wir uns entschieden, unsere CFD-Ergebnisse mit der tatsächlichen Erfahrung zu kombinieren, und nutzen sie eher als Leitfaden“, bemerkt Robertson. „Wir haben mit SOLIDWORKS Flow Simulation Druckprofilen unsere Aerodynamik-Strategie verfolgt. Laminarströmung ist definitiv besser für die Leistung als turbulente Strömung und wir wollen so viel Laminarströmung wie möglich. Die Erstellung einer Verkleidungsform, die einen ausgedehnten Fluss der natürlichen Laminarströmung erreicht, ist aber eine sehr delikate und feinfühlige Konstruktionsaufgabe, bei der uns die SOLIDWORKS Flow Simulation Software geholfen hat.“

DAS ZIEL, MIT EINEM FAHRRAD 160 KM/H ZU ERREICHEN

Mit den SOLIDWORKS Konstruktions- und CFD-Analysewerkzeugen zur Verbesserung der Leistung ihres Eta-Speedbike brach Aerovelo im Jahr 2015 den bisherigen Muskelkraft-Geschwindigkeitsrekord von 133,78 km/h. Seitdem hat das Unternehmen das Fahrraddesign verfeinert und verbessert, sodass Aerovelo seine eigenen Rekorde vier weitere Male brechen konnte, was in der erstaunlichen Fahrt mit 144,17 km/h im Jahr 2016 gipfelte.

„Mithilfe der SOLIDWORKS Berechnungswerkzeuge haben wir fast 144 km/h erreicht und sollten nach Verfeinerungen mindestens 148 km/h erreichen.“, sagt Robertson. „Das Durchbrechen der 160-km/h-Grenze ist möglich, aber es ist eine enorme Herausforderung und kann eine längere Straße, einen leistungsstärkeren Fahrer, eine Form der Rückgewinnung von Wärmeenergie vom Fahrer oder aktive/intelligente Verkleidungskomponenten erfordern, die sich selbst an die Luftströme anpassen, um den Widerstand zu verringern.“