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Numerische Simulation und sportliche Leistung
Herausforderungen der Innovation im Sport
Sportliche Betätigung und die damit verbundene Leistung sind Grundpfeiler der menschlichen Entwicklung. Die Triebfedern sind zahlreich und oft sehr persönlich: seine Gesundheit, das Spiel, der Spaß, die Wiederverbindung mit der Natur….
Die Entwicklung eines Produkts kann ein relativ langer Zyklus sein: Design, Erstellung von Prototypen, mechanische und biomechanische Tests im Labor, ‚Feld‘-Tests mit Nutzern … und die Markttrends ändern sich schnell unter dem Einfluss von Spitzensportlern, Clustern oder spezialisierten Analysten.
Marken und Hersteller von Sportartikeln wetteifern um Kreativität, damit neue Gemeinschaften von Sportlern Wohlbefinden und Leistung miteinander verbinden können.
Die DAES-Teams tragen durch numerische Simulation und Datenanalyse zur Produktforschung und -entwicklung bei.
Unsere Expertise in numerischer Simulation
Wir begleiten Sportmarken mit einem einzigartigen Team, das Folgendes umfasst :
- Maschinenbauingenieure, die auf die Simulation mit finiten Elementen spezialisiert sind (Abaqus, ANSYS, Isight…)
- Biomechanik-Ingenieure, die auf die Gestaltung von Muskelskelettmodellen spezialisiert sind (Opensim, Motion Capture)
- Materialexperten (Kohlenstoff, Metalle, Kunststoffe, Textilien, PBAX, viskoelastische Schäume…) aus allen Industriezweigen
- Sportbegeisterte, die auch Nutzer der Produkte sind, die wir mitgestalten.
In jeder Phase der Produktentwicklung arbeiten wir an der Seite der Material-, F&E- und Innovationsingenieure, der Designer und des Marketings und bewahren dabei die Identität der Marke.
Bei der Entwicklung eines neuen Modells, um die Anzahl der Prototypen zu begrenzen und sich von der manchmal komplexen Beschaffung der Materialien für die Labortests zu befreien, begleiten unsere Teams Sie bei der Konzeption des digitalen Modells des Produkts. Je nachdem, was auf dem Spiel steht, kann dies in Form eines Workshops geschehen, der es ermöglicht, in einem ersten Ansatz Hypothesen zu bestätigen, eine weitergehende Studie wie einen Proof of Concept durchzuführen, um ein Projekt vorzustellen, oder eine einmalige 100% digitale Studie, die zur Einführung eines ersten Prototyps führen kann.
Einige Beispiele für den Beitrag der numerischen Simulation
- Erstellen von digitalen Tests, die den bestehenden mechanischen und/oder biomechanischen Tests bei unserem Kunden gleichwertig sind
- Testen Sie das neue Design eines Produkts und schlagen Sie Weiterentwicklungen vor, um die von der Marke angestrebten Kriterien zu erreichen (Haltbarkeit, Widerstandsfähigkeit, Gewicht …).
- Erstellen Sie ein parametrisches Testmodell, mit dem Sie über zukünftige neue Designs iterieren können. Dieses Modell kann dann wieder an Ihre Teams übertragen werden, um die nächsten Iterationen durchzuführen.
- Kombinieren Sie verschiedene Simulationstechniken, z. B. Muskel-Skelett-Modellierung und Finite-Elemente-Modellierung. Wir sind in der Lage, vollständige Modelle des menschlichen Körpers zu erstellen, die Zugang zu Daten im Inneren des Körpers und der Produkte vor den Phasen der Prototypenherstellung ermöglichen.
- Im Rahmen des Wunsches, biobasierte Materialien mit einer erhöhten Recyclingfähigkeit zu verwenden, begleiten wir unseren Kunden bei der Schaffung von Produkten, die eine dem Originalprodukt gleichwertige Leistung bieten.
- Numerische Darstellung der Interaktion zwischen Produkt und Mensch durch Modellierung realistischer Produktbeanspruchungen,
- Innovative digitale Tests erstellen, die mit biomechanischen Mechanismen in Verbindung stehen und durch eine Korrelationsanalyse mit der Wahrnehmung der Athleten auf dem Spielfeld validiert werden.
- Die Leistung von Produkten vor der ersten Prototypenphase vorhersagen, Innovationen vorschlagen und das Ganze optimieren, um die Attraktivität des Produkts auf seinem Markt aufrechtzuerhalten.
- das Verständnis der menschlichen Bewegung, der menschlichen Wahrnehmung und der Wechselwirkungen zwischen dem menschlichen Körper und Sportprodukten zu stärken
Übertragung unseres Wissens über die Interaktion zwischen Produkt und Athlet auf den biomedizinischen Bereich und Anpassung unserer Modelle für Produkte für den Behindertensport.
- Den Engineering-Prozess neu gestalten, indem Sie Brücken zwischen den verschiedenen Testmodellen bauen, die zur Bewertung aller Kriterien erstellt wurden, indem Sie dedizierte Werkzeuge und Schnittstellen (Python…) entwickeln.
- Begleiten Sie die Transformation der digitalen Kette, um eine reibungslose Kommunikation zwischen F&E-Teams, Designern, Produktmanagern… zu ermöglichen.
- Ihre technologische und wissenschaftliche Überwachung begleiten, indem Sie Veröffentlichungen analysieren und an Fachveranstaltungen teilnehmen.
- Vorbereitung von Veröffentlichungen und Präsentationen auf Kongressen und Symposien
- Designoptimierung, nach der Validierung eines digitalen Zwillings des Produkts definieren wir ein optimales Design durch parametrische und topologische Optimierungstechniken neu.
Weil wir an den Fortschritt für den Menschen glauben und auf die Bedürfnisse unserer Kunden achten, werden unsere Experten zu Ihrem erweiterten Unternehmen… Flexibler Zugang zu einzigartigem Fachwissen!
Einige Beispiele für die Anwendung numerischer Simulationen
Die Definition von Dämpfung kann von Mensch zu Mensch und von Sportmarke zu Sportmarke unterschiedlich sein. Darüber hinaus variiert auch der Bedarf an Abschreibungen von Person zu Person. Die meisten Läuferinnen und Läufer haben einen Fersenauftritt und benötigen daher Schuhe, die den Aufprall zu Beginn des Laufens dämpfen. Dies wird sich in einem passiven Peak auf den Kurven der Bodenreaktionskräfte niederschlagen. Bei Läufern mit einem Mittelfuß- oder Vorfußangriff wird die Dämpfung dann aktiv durch die Muskeln des Körpers eingebracht.
Um den Bedürfnissen dieser verschiedenen Läufertypen gerecht zu werden, haben sich die Konstruktionen von Sportschuhen in den letzten Jahren stark verändert. Es entstanden minimalistische Schuhe, die dem natürlichen Laufstil des Menschen möglichst nahe kommen sollen, Schuhe mit sehr dicken Sohlen oder neue Schuhkonstruktionen mit Schaumstoffen in Verbindung mit Karbonplatten, die den Energieaustausch zwischen dem Beginn des Laufschritts und dem Vortrieb optimieren sollen.
Unser Know-how in der Modellierung des menschlichen Körpers und von viskoelastischen Materialien und Kohlenstoff ermöglicht es uns, Finite-Elemente-Modelle von Lauf- und Gehschritten zu erstellen und den Energieverlust beim Fersenauftritt und die Energierückführung beim Übergang vom Fersenauftritt zum Vortrieb zu analysieren. Dadurch kann die Gesamtheit aus geometrischer Konstruktion und Material bei Sportschuhsohlen optimiert werden.
Internes F&E-Projekt
Entwicklung einer weichen Orthese - Muskuloskelettales Modell
Die Wirbelsäule ist ein wesentlicher Bestandteil des menschlichen Körpers und häufig die Ursache für ein weltweites Problem: Rückenschmerzen. Schätzungen zufolge leiden derzeit 2-5 % der Weltbevölkerung an einer anerkannten Erkrankung. Der Anteil der Menschen, die unter Rückenschmerzen leiden, wird in den kommenden Jahren weiter steigen: Arbeit im Sitzen vor dem Computer, Fehlhaltungen bei der Nutzung von Smartphones oder das Tragen von Rucksäcken insbesondere bei Kindern haben einen ungünstigen Nährboden.
Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Alterung der Bevölkerung, die mit einem Anstieg der Zahl der Menschen einhergeht, die potenziell an Rückenschmerzen leiden.
Die Wissenschaft ist sich in einem Punkt einig: Körperliche Aktivität ist von entscheidender Bedeutung. Diese Aktivität muss eine Quelle der Freude, der Motivation und des Wohlbefindens bleiben.
Wir arbeiten daher an der Schaffung eines digitalen Trunks mit dem Ziel, Produkte (weiche Korsetts, Sportprodukte) zu entwickeln, die auf eine Verbesserung der Körperhaltung beim Sport abzielen. Die Komplementarität von Muskel-Skelett-Modellierung und Finite-Elemente-Methode ist ideal, um die durch Produkte bewirkte Haltungskorrektur zu simulieren und so innovative Lösungen zu finden.