Airshaper, ein in Antwerpen (Belgien) ansässiger Anbieter von Cloud-Software, der sich auf komplexe aerodynamische Simulationen spezialisiert hat, beauftragte Artec 3D, einen Hersteller von 3D-Scannern, mit der Verbesserung der Energieeffizienz von Sattelschleppern.
Ein Lkw transportiert 400 bis 570 Liter Kraftstoff und verbraucht zwischen 30 und 60 Liter pro 100 km. In Frankreich sind mehr als 350 000 Sattelschlepper registriert. In den USA sind es über 3 Millionen.
Die Beladung, der Fahrstil und die Größe des Motors beeinflussen die Kraftstoffeffizienz dieser Fahrzeuge. Auch der aerodynamische Luftwiderstand, ein Aspekt, den Lkw-Hersteller bei ihrem Streben nach Funktionalität oft vernachlässigen.
Diese Kraft wird von allen Fahrzeugen beim Durchqueren der Luft erzeugt und verstärkt sich nur, wenn sie sich mit Autobahngeschwindigkeit fortbewegen. Dadurch sind sie gezwungen, mehr Kraft (und Treibstoff) zum Beschleunigen zu verwenden. Ein gewöhnlicher Lkw verwendet 50 % seiner Vorwärtsenergie, um die Luft bei hoher Geschwindigkeit abzuwehren. Es wird jedoch geschätzt, dass eine Verringerung des aerodynamischen Widerstands um 20 % bis zu 10 % Kraftstoff pro Fahrt einsparen könnte.
Die Verbesserung der Aerodynamik von Fahrzeugen erfolgt häufig über eine CFD-Analyse (Computational Fluid Dynamics), um die Teile zu bestimmen, die am meisten nachhängen. Die Erstellung eines wasserdichten Modells für die erste Simulation dauert jedoch mehrere Wochen.
Aerodynamischer Luftwiderstand enthüllt und optimiert durch 3D-Scannen
Um den Prozess zu rationalisieren, wollte Airshaper auf 3D-Scantechnologien setzen. Das Unternehmen beauftragte Artec 3D mit dem Artec Ray II Scanner, einem ultraschnellen LiDAR 3D-Scanner mit großer Reichweite, und Artec Leo, dem ersten kabellosen 3D-Scanner, der von künstlicher Intelligenz angetrieben wird. Mit einer Verschmelzung der Scans der beiden Scanner, die durch den intelligenten Verschmelzungsalgorithmus von Artec Studio ermöglicht wurde,
Es wurde festgestellt, dass der Lkw 76.000 Watt verbrauchte, um den aerodynamischen Widerstand bei Autobahngeschwindigkeit zu überwinden!
Die Spezialisten von Artec 3D haben ein komplettes Langstreckenfahrzeug in weniger als zwei Tagen gescannt. Die Implementierung dieser Technologie ermöglichte es den Nutzern, durch das einfache Herunterladen und Analysieren von sehr detaillierten 3D Scans direkt zu erkennen, welche Designverbesserungen vorgenommen werden müssen.
Mithilfe von 3D-Scannern wurde der Lkw stückweise erfasst und für eine "Stück-für-Stück-Kraftanalyse" zerlegt.
Und dank der detaillierten 3D-Bilder konnte die Airshaper-Plattform die Hauptverantwortlichen für den aerodynamischen Luftwiderstand identifizieren: die Rückspiegel und das Dach. Um das Fahrzeug leichter in die Luft zu bekommen, wurde vorgeschlagen, die Rückspiegel neu zu positionieren, die Dachöffnungen zu begrenzen und die Spoiler besser auszurichten, um die Luft abzulenken.
" Wir verfügten über eine beeindruckende Menge an Details, mit denen wir spielen konnten und die direkt in die Simulation eingeflossen sindDie meisten von uns sind in der Lage, sich auf die Arbeit zu konzentrieren", erklärt Wouter Remmerie von Airshaper. Trotz eines gewissen Detailverlusts, wenn man von der Realität zum Scan und vom Scan zum Mesh wechselt, ist es uns gelungen, alle kleinen Details fantastisch einzufangen. Im Modell waren die Rückspiegel und der Kühlergrill klar definiert, man konnte sogar die Reifenfäden sehen. "
Nächster Schritt: Reichweite von Elektrofahrzeugen
Die Airshaper-Plattform wird bereits von Giganten wie Tesla und Morgan genutzt, um die Aerodynamik zu optimieren und teure Designänderungen oder das Hinzufügen von Ersatzteilen zu vermeiden. Wouter Remmerie erwartet nun, dass sie weitere Anwendungen für Elektrofahrzeuge (EVs) finden wird, die immer noch viel Energie verbrauchen, um sich durch die Luft zu bewegen. Eine Verbesserung ihrer Aerodynamik um nur 10 % würde 5 % Energie einsparen, was ausreichen würde, um die Auswirkungen ihrer Größe und des Gewichts ihrer eingebauten Batterien auf ihren Verbrauch zu verringern. Diese Daten werden durch Analysen gestützt, die sich auf Elektrofahrzeuge wie den Tesla Semi beziehen.
" Wir hatten einen reifen Markt mit LKWs, aber mit den EVs ist er wieder sehr offen geworden. Daher wird es immer wichtiger, das Design, das Reverse Engineering und die Verbesserung neuer Fahrzeuge mithilfe von 3D-Scans zu beherrschen ", schloss Wouter Remmerie.