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Neue Designentwicklung

Hinter dieser Technologie steht die innovative Entwicklung eines absolut neuartigen Reifengummis mit dem Ziel, Reifen zu entwickeln, die höchsten Qualitätsstandards entsprechen. Und zwar in Bereichen, die sich üblicherweise ausschließen, wie beispielsweise niedriger Spritverbrauch bei optimaler Fahrzeugsicherheit oder ultraleichtes Gewicht bei hoher Stabilität. Bislang haben die unternehmenseigenen Simulationen von YOKOHAMA in den Bereichen Aerodynamik und Aeroakustik zur Entwicklung von Reifen geführt, die mit „Dimples“ (grubenartige Vertiefungen) und Finnen (einer Art Flügelchen) ausgestattet sind und so für einen optimierten Luftstrom um den Reifen sorgen sowie einen niedrigeren Spritverbrauch.

Das Leistungsverhalten eines Reifens wird maßgeblich durch die komplexe Morphologie des Gummigemischs beeinflusst, d.h. durch die Feinverteilung und Menge von Polymer (Gummi) und Füllstoffen (Ruß und Silica, etc.). Die neuartige Simulationstechnologie zur Entwicklung eines innovativen Materialdesigns unterscheidet sich deutlich von vorherigen Simulationstechniken, bei denen gängige Gummiwerkstoffe verwendet wurden. Basierend auf virtuellen Morphologien werden hierbei modellhafte Gummiwerkstoffe entwickelt, wodurch Simulationen diverser Morphologien realisierbar werden. Durch die Möglichkeit zur Anpassung der morphologischen Parameter (Variablen) kann YOKOHAMA mit der neuen Technologie groß angelegte Simulationsmodelle erstellen. Ein Testlauf zur Bewertung des Leistungsverhaltens auf dem TSUBAME2.5 Hochleistungsrechner im Tokyo Institute of Technology bestätigte, dass die neue Simulationstechnik in nur 75 Minuten Großberechnungen durchführen kann, die aus einer Milliarde Elementen bestehen – eine bislang unerreichte Spitzenleistung im Rahmen von FEM-Berechnungen.

ine Herausforderung bei der Entwicklung dieser Simulationsmethode lag in der Modellierungstechnologie, die eine komplette Steuerung der Morphologie und der Simulation massenhafter viskoelastischer Merkmale erlaubt. Diese wiederum sind für die Berechnung der mechanischen Eigenschaften des Gummigemisches erforderlich. Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes mit dem MINES ParisTech / Centre de Morphologie Mathématique (CMM) in Frankreich konnten diese Probleme erfolgreich gelöst werden: Neben einer Modellierungstechnologie wurde zudem das morphologische Zufallsmodell und ein neues rechnergestütztes Programm zur Umsetzung groß angelegter viskoelastischer Simulationen aufgesetzt. Der von YOKOHAMA erarbeiteten Simulationstechnik zur Entwicklung eines innovativen Gummigemisches wurde durch diese Zusammenarbeit und die Kombination der beiden zentralen Technologien der letzte Schliff verliehen.

Aus der innovativen Designentwicklung können schließlich nützliche Erkenntnisse für den Konstruktionsprozess gewonnen werden. Dabei konzentriert man sich auf evolutionäre Prozesse unter Verwendung eines multikriteriellen genetischen Algorithmus, um bestmögliche Lösungen zu finden. Bisherige Designentwicklungen von YOKOHAMA zur Bestimmung des optimalen Reifenaufbaus brachten bereits einige hervorragende Ergebnisse hervor. Dazu zählt auch die Entwicklung des YOKOHAMA BluEarth-1 EF20, dem Flaggschiff unter den spritsparenden Reifen. Gemäß des japanischen Kennzeichnungssystems wurde dieser Reifen nicht nur mit AAA in der Kategorie Rollwiderstand bewertet, sondern auch mit „a“ für seine Nasshaftungseigenschaften – beides die Höchstbewertung in der jeweiligen Kategorie.

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