Volkswagen I.D. R Pikes Peak Entwicklung mit CFD

Bei der Entwicklung der Aerodynamik des I.D. R Pikes Peak kam die rechnerbasierte Technologie Computational Fluid Dynamics (CFD, ein Teil des Computer-Aided Engineering) zum Einsatz. Bild: Volkswagen

Anders als in der Formel-1 sei es beim legendären Bergrennen auf den gut 4.300 Meter hohen Pikes Peak nicht möglich, in der Entwicklung hunderte Runden zu drehen, hört man von Volkswagen. So habe Pilot Romain Dumas die Originalstrecke mit dem ersten rein elektrisch angetriebenen Rennwagen von Volkswagen nicht einmal komplett absolvieren können. Anstelle dessen habe man stark auf Simulationen im Computer gesetzt, schildert Dr. Benjamin Ahrenholz, Leiter Berechnung/Simulation bei Volkswagen Motorsport. Der Computer sei gleich in mehreren Bereichen zum Einsatz gekommen. „Wir haben die strukturell stark belasteten Komponenten des I.D. R Pikes Peak, wie Fahrwerk, Monocoque, hinterer Hilfsrahmen und Heckflügel, durch Simulationsprogramme berechnet“, so der Experte.

Etwa mit Hilfe von Computer-Aided Engineering (CAE): Ein Bauteil sollte so leicht wie möglich sein, dabei aber die im Rennen auftretenden Belastungen problemlos bewältigen. Entsprechende Simulationen habe man mit der so genannten Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt, bei der die äußerst komplexe Struktur der Komponenten des Rennfahrzeugs im Computer in eine Vielzahl kleiner Bestandteile mit berechenbarem Verhalten – die finiten Elemente – aufgeteilt werde. Hilfreich sei dies insbesondere mit Blick auf den oberen Streckenabschnitt der 19,99 Kilometer langen Strecke gewesen, deren welliger Belag das Fahrwerk herausfordere. Hier habe man dank CAE gewisse Sicherheitsreserven einkalkuliert, so Ahrenholz. Für die Aerodynamik kam die numerische Strömungsmechanik, oder Computational Fluid Dynamics (CFD, ein Teil des Computer-Aided Engineering), zum Einsatz. Dabei habe das Computerprogramm berechnet, wie sich selbst kleinste Veränderungen an der Karosserie und den Spoilern des I.D. R Pikes Peak auf den Widerstandsbeiwert, den Abtrieb oder auch die Anströmung von Kühlern auswirken. „Auf diese Weise haben wir Hunderte verschiedener Konfigurationen simuliert, bevor wir das erste Mal mit einem 1 : 2-Modell im Windkanal getestet haben“, sagt Ahrenholz.