Eine Zukunft ohne Staus und die lästige Suche nach Parkplätzen

Ein Ausblick auf eine emissionsfreie, komplett autonome, individuell verfügbare Transportmöglichkeit

Mitte 2019 gegründet und mit Sitz in München, ist Ottobahn ein Start-up mit 12 in Vollzeit beschäftigten Maschinenbau, Elektrotechnik und Software Ingenieuren. Die Vision des Startups hinsichtlich der nächsten Generation der Mobilität ist eine Zukunft ohne Staus, Schlangen, Verspätungen oder der lästigen Suche nach einem Parkplatz. Das Konzept verzichtet komplett auf Untergrundstrukturen, wie sie z. B. bei einer U-Bahn nötig sind, und muss auch nicht auf Luftraumkorridore ausweichen. Stattdessen setzen die Ingenieure auf ein Oberbahn-Schienensystem. Die Passagiere können die gondelähnlichen Kabinen über eine Smartphone App zu sich rufen, werden am gewünschten Ort abgeholt und direkt bis an ihr Ziel gebracht. Das autonome, nachhaltige und sichere Transportsystem des Unternehmens sorgt bereits weltweit für Anfragen von interessierten Gemeinden und Stadtentwicklern.

Verschiedene Konzepte virtuell vergleichen

Zusätzlich zur Entwicklung intelligenter Planungssysteme und der entsprechenden Software für das gesamte Transportsystem, baut das innovative Konzept Ottobahns bei der Umsetzung vor allem auf die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Bauingenieuren, die für das Oberbahnschienen- und das Supportsystem verantwortlich sind, und den Elektrotechnikern, Mechatronikern und Maschinenbauern, die die Passagierkabinen entwickeln.

Für die Umsetzung der geplanten Kabinenstruktur auf Rädern, die unter der Schienenkonstruktion angebracht wird, benötigten die Ingenieure eine Möglichkeit, verschiedene Konzepte schnell und einfach zu vergleichen, ohne dafür reale Prototypen bauen zu müssen.

Zugriff auf simulationsgetriebenes Design über das Altair Startup Programm

Über das im Altair Startup Programm enthaltene Angebot konnte Ottobahn die besondere Herausforderung durch die Unterstützung und Beratung eines Altair Expertens, meistern. Das Altair Start-up Programm wurde für High-Tech Startups wie Ottobahn entwickelt und bietet Zugriff auf Lösungen für die Entwicklung neuer Produkte, High Performance Computing (HPC) und Data Analytics. Der Fokus des Programms liegt auf einen simulationsgetriebenen Entwicklungsansatz, mit dem die Effizienz von Startups gesteigert und damit die Produktleistung optimiert werden kann.

Bewegungen mit Mehrkörper-Simulation verstehen

Unter Einhaltung des sehr strikten Zeitplans von Ottobahn, der nur wenige Wochen betrug, hatte das Team die Aufgabe, das beste Konzept für das Fahrwerk zu identifizieren, das die Gondeln entlang der Oberleitungsschiene trägt. Altairs technisches Support- und Beratungsteam erstellte Modelle für jedes der vier in Frage kommenden Konzepte, um zu simulieren, wie sich das jeweilige Modell beim Wechsel von einem Schienenabschnitt auf den nächsten verhalten würde. Im realen System ermöglichen Gleiskreuzungen oder Weichen, vergleichbar mit konventionellen Bahnsystemen, den Gondelwechsel. Dank des Gondelsystems und des innovativen Weichensystems wird ein enger Gondelabstand gewährleistet. Der Übergang muss sicher und so sanft wie möglich sein, um Unannehmlichkeiten für die Fahrgäste durch Geschwindigkeitsänderungen, Lärm und Vibrationen zu vermeiden.

Durch den Einsatz der Mehrkörpersimulation (MKS) mit Altair Inspire™, einer einfach zu erlernenden Softwarelösung für virtuelle Simulationen und Optimierung, konnte die dynamische Bewegungsfunktion der „Weichenüberfahrt“ simuliert und verglichen werden, welches der Konzepte sich beim Wechsel des Schienenabschnitts am besten verhalten würde. Nach nur vier kurzen Trainingseinheiten führten die Ingenieure von Ottobahn die Bewegungssimulation bereits selbst durch und konnten „Was wäre wenn“-Szenarien für ihre ursprünglichen Konzepte, mit einfach zu implementierenden Änderungen an den Bauteilen, untersuchen.

Erste Ergebnisse bereits sieben Tage nach Projektstart

Die ersten Ergebnisse wurden bereits innerhalb von sieben Tagen nach dem Projektstart erzielt. Ottobahn konnte mit den vorliegenden 3D-Modellen der vier Konzepten bereits zahlreiche kinematische Mehrkörper-Simulationen mit Inspire durchführen und so den besten Fahrwerkskandidaten für ihr System identifizieren.

Die Bewegungssimulation der virtuellen Prototypen lieferte vollständige, quantitative Informationen über die Kinematik – und das zu einem Bruchteil der Zeit und Kosten, im Vergleich zu physischen Mock-ups und Tests. Der MKS-Ansatz ermöglicht nun die einfache Erweiterung und Verfeinerung bestehender Modelle für tiefer gehende Studien, wie z. B. für Strukturanalysen und Topologieoptimierung.

Was kommt jetzt?

Die Entwicklung wird bis Ende 2021 fortgesetzt, und Ottobahn ist auf dem besten Weg, einen 1km langen kreisförmigen Demonstrator in einem Vorort von München in Betrieb zu nehmen, um so seine Technologie auch in der Realität zu beweisen.