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….
Zwischen Demokratisierung und Elitismus
Zwischen Demokratisierung und Elite wird jedes Sportgerät zur Verlängerung seines Benutzers. Jede noch so kleine Verbesserung kann eine echte Steigerung der Gesamtleistung des Spitzensportlers nähren. Die Fähigkeit, die Ausrüstung von Sportlern an neue Sportlercluster anzupassen, ist von strategischer Bedeutung, um einen breiten Markt von regelmäßigen Sportlern wie auch von Menschen mit Behinderungen anzusprechen.
Zwischen Tradition und Moderne
Zwischen Tradition und Moderne Jedes neue Produkt muss die Codes und Techniken vergangener Erfolge aufgreifen und die Erwartungen eines globalen und anspruchsvollen Marktes erfüllen. Die Leistungskriterien sind für jede Marke spezifisch und jedes Projekt zielt darauf ab, Kombinationen mehrerer Kriterien zu optimieren: technische Leistung der Sportausrüstung, Verwendung biobasierter Materialien, Wiederverwertbarkeit des Produkts, Gewichtsreduzierung der Produkte, Griffigkeit, Komfort des Benutzers, Erholung des Sportlers, Energierückgabe, Sauerstoffversorgung des Sportlers, Schutz des Sportlers, Lifestyle, indem die Begehrlichkeit seines Produkts aufrechterhalten wird.
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.
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.
Virtuelle Prototypen
- 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.
Leistung... für den Sportler
- 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.
Die Gestaltungsprozesse
- 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!
Entwicklung von Muskelskelett-Modellierungen
Bei der Ausübung einer Sportart führt der Sportler oft sehr komplexe Bewegungen aus. Diese Bewegungen können im Labor über Motion-Capture-Tools (MoCap) gemessen und analysiert werden, die ein Tracking von Markern ermöglichen, die sich an den verschiedenen Körperteilen des Athleten befinden. Bei der muskuloskelettalen Modellierung mithilfe von Software wie OpenSim wird die inverse Dynamik verwendet, um die Muskelkräfte zu berechnen, die für die aufgezeichnete Bewegung erforderlich sind. So ist es möglich, die Auswirkungen verschiedener Designs von Sportprodukten auf die Muskelaktivierung zu kennen und eine Verbindung zwischen diesen Designs und den damit verbundenen Energiekosten herzustellen. Häufig wird die Minimierung der Energiekosten auf einen Leistungsgewinn hinweisen.
Untersuchung der Dämpfung und Energierückgabe eines Laufschuhs
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.
Studie zur Aerodynamik eines Radfahrers
Wenn man an die Aerodynamik eines Radfahrers denkt, fallen einem verschiedene Champions ein, die viele Stunden im Windkanal verbracht haben, um die richtige Position zu finden. Es gibt auch exotischere Stellungen, die bei Abfahrten praktiziert werden. In allen Fällen ermöglicht die numerische Simulation und insbesondere die CFD , die Auswirkungen der Designs auf die aerodynamische Leistung der Fahrer abzuschätzen.
Untersuchung der Verformung eines Tennisballs
Ein Tennisball besteht aus einem unter Druck stehenden Gummikern und einem ‚Filz‘ aus einer Mischung aus Wolle und Nylon, die bei Hochgeschwindigkeitsaufschlägen nichtlineare Eigenschaften in Bezug auf die Verformungsgeschwindigkeit aufweisen. Die Abbildung unten zeigt Hochgeschwindigkeits-Videobilder eines Tennisballs, der mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s auf eine starre Platte trifft, und das entsprechende FE-Modell des Ballaufpralls, das in Abaqus/Explicit erstellt wurde. In diesem Modell wurde eine künstliche Rayleigh-Dämpfung in die Materialschichten eingeführt, um Hystereseeffekte zu berücksichtigen, während Zugversuche bei niedrigen Dehnungsraten sowie Hochgeschwindigkeitsaufpralltests zur Kalibrierung der Abhängigkeit von der Dehnungsgeschwindigkeit der Materialien verwendet wurden. Der Innendruck wurde mithilfe einer Membran aus hydrostatischen Elementen modelliert, die sich Knoten mit dem Gummikern teilen. Die simulierten und experimentellen Ergebnisse stimmten gut mit den Verhältnissen der ausgehenden/eingehenden Geschwindigkeiten, der Aufprallzeit und der Verformung der Kugel für einen Bereich von Aufprallgeschwindigkeiten von 15 bis 50 m/s überein.
Untersuchung der digitalen Kette des Produktdesigns
Es gibt immer mehr digitale Werkzeuge, um den Bedürfnissen der verschiedenen Berufsgruppen gerecht zu werden, die für die Erstellung von Produkten benötigt werden. Die Software, die von Designern, Formenbauern, CAD-Ingenieuren und Berechnungsingenieuren verwendet wird, ist unterschiedlich und manchmal inkompatibel. In diesem Fall ist es notwendig, Softwaresuiten wie 3DExperience von Dassault zu verwenden, die durch Schnittmustersoftware für die Textilteile wie CLO 3D oder ExactFlat ergänzt werden. Wenn die Designer schließlich Lust auf parametrisches Design oder sogar Berechnungen haben, werden Tools wie GrassHopper oder Kangaroo verwendet. Wenn der Wechsel von einem Soft zu einem anderen Soft mit den vorhandenen Tools nicht möglich ist, können unsere Teams Brücken bauen.
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.
