Neulich schickte unser Freund Uwe eine Nachricht in unsere Garagentalk-WhatsApp Gruppe:

“Das 1:24 Model meiner Renncobra hat mir Johann Bösling zu Weihnachten geschenkt. Er hat es aus einem 1:1 Scan- Datenwolke zu einer druckbare Datei programmiert . Und das für ihn zu ersten Mal. Das muss man erst einmal hinbekommen . Hat Unmengen Stunden verschlungen. Verdient größten Respekt. Hab mich riesig gefreut.”

Da waren wir in der Tat alle ziemlich beeindruckt und ich wollte natürlich etwas mehr über das Projekt erfahren 🤓. Johann war so freundlich mir einen kleinen Beitrag zu dem Projekt zu schreiben und mir auch ein paar Bilder zur Verfügung zu stellen… 

“Von der Realität über Computersoftware und wieder zurück”, Gastbeitrag von Johann Bösling, Hamburg

Alles hat mit der Weihnachtsfeier letztes Jahr angefangen. Die Nordlichter des Sunbeam Club Deutschlands trafen sich in gemütlicher Runde zum Gänse-Essen. Benzingespräche waren vorprogrammiert und mit Uwe Beckbye als Tischnachbar gingen uns die Themen auch zu keiner Sekunde aus. Irgendwann ging es dann, wie auch sonst, um seine Renn-Cobra, die mit dem Original nicht mehr viel zu tun hat.

 

    

Stark verbreitert, und mit einem riesigen Flügel am Heck des Fahrzeuges hat Uwe sich stark gewundert, dass der Top-Speed seiner Cobra im Vergleich zur Konkurrenz nicht ausreicht. Trotz erheblicher Mehr-Leistung kam er nicht vorbei. „Das kann nur an der Aerodynamik liegen“, dachten wir uns. Da ist ihm schnell wieder eingefallen, dass im Jahr 2016 eine Gruppe Studierender das gesamte Auto abgescannt habe. Wenige Worte später habe ich Uwe angeboten mal in die Dateien zu schauen, mit der Absicht das Fahrzeug durch eine Aerodynamik Simulation zu jagen.

Gesagt getan. Oder doch nicht?

Da dieser Artikel ein Jahr später erst geschrieben wird war alles wohl doch nicht so einfach wie gedacht. Als Maschinenbaustudent und zu der Zeit noch Mitglied des Formula Student Rennteams „Lions Racing Team“ aus Braunschweig konnte ich bereits erste CAD-Erfahrungen sammeln. Aber wie ich dann doch recht schnell herausgefunden habe, nicht genug. Einfache Bauteile konnte ich zwar im CAD (also auf dem Computer) konstruieren, allerdings musste ich mich mit der Problematik der Flächenrückführung auseinandersetzen. Auf Nachfrage bei mehreren Teammitgliedern bekam ich Antworten wie: „Da kannst du eine Master-Arbeit drüber schreiben“, „Das soll richtig schwer sein und lange dauern“ oder auch „Ein Mitarbeiter hat das mal gemacht, will damit aber nichts mehr zu tun haben“.

„Na super“ dachte ich mir, „das kann ja was werden“.

Also habe ich die von Uwe zugeschickte Datei geöffnet und mit voller Zuversicht gesagt: „Das sieht doch eigentlich schon ganz gut aus. Ein paar Löcher füllen und dann passt das!“. Wäre da nicht das Wort „Eigentlich“.

Auf den nächsten zwei Bildern erkennt man die Scan-Dateien so, wie ich sie von Uwe bekommen habe. Überall vereinzelt Löcher und Stellen, die alles andere als glatt sind. Schwierig waren für den Scanner die Glasflächen der Beleuchtungen sowie die hochglanz-polierten Felgen, aufgrund der auftretenden Reflexionen.

Doch je näher ich in das Modell hineingezoomt habe, konnte ich erkennen was Uwe mit „Punktwolke“ meint. Auf dem nächsten Bild seht ihr ein aus den Punkten zusammengesetztes Netz, welches die Software erstellt hat, indem nacheinander liegende Punkte miteinander verbunden werden. Genannt wird das in der Software auch als Facettenmodell.

Facettenmodell reparieren und hübsch machen

So begann ich zu versuchen das Facettenmodell zu reparieren und hübsch zu machen, um es dann anschließend in der Aerodynamik-Simulation zu applezieren. Das ging dann auch wieder nicht. Nach längeren Recherchen im Internet bin ich darauf gestoßen, dass für die Simulation ein Volumenkörper benötigt wird. Also ein Körper aus zusammenhängenden Flächen ohne jedoch eine einzelne Lücke aufzuweisen.

So habe ich mich zunächst entschlossen das Facettenmodell weitestgehend zu vereinfachen. Zunächst löschte ich alle Bereiche, die eine sehr raue Oberfläche hatten. So entfernte ich die Reifen und Felgen, die Luftöffnungen bereinigte ich, schnitt die Scheinwerfer aus und entfernte den Diffusor, Heckflügel sowie Kleinigkeiten wie den Überrollkäfig und den Sitz.

Die Stunden gingen ins Land…

Nun probierte ich Stunde für Stunde aus den über zwei Millionen Facetten Flächen zu erstellen. Nach einigem Rumprobieren mit der Software bin ich nach viel zu vielen verzweifelten Nachmittagen auf eine Möglichkeit gestoßen Flächen zu erstellen, die sich auf den Facettenkörper legen. Doch war das Facettenmodell immer noch nicht sauber genug, wie z.B. um die Scheinwerfer herum. Daher musste ich mit vielen kleinen Flächen arbeiten, um die Toleranzen zum Facettenmodell möglichst klein zu halten. Dennoch kam es so zu recht unschönen Bereichen wie auf dem nächsten Bild zu erkennen. Die Karosserie besteht nun aus rund 300 Einzel-Flächen, die ich anschließend nur noch verbinden musste. Um einen geschlossenen Körper zu erhalten habe ich den Unterboden geschlossen, sowie alle Luftöffnungen und die Fahrerkabine. Weiterhin musste ich vereinfachte Radhäuser konstruieren.

Der Heckflügel, Diffusor und die Räder habe ich unabhängig der Flächenrückführung erstellt. Anhand des Scans selbst und meiner eigenen Notizen und Fotos, die ich direkt am Auto gemessen habe gelang es mir vergleichsweise schnell das Fahrzeug zu komplettieren. So entstand nun also das fertige Auto als Volumenkörper.

Die erste Version wurde fertig

Natürlich ist das zunächst die erste Version. Es fehlen noch Bauteile wie der Frontsplitter, Außenspiegel, Käfig und Sitz. Auch die Öffnungen in der Motorhaube sind noch nicht vorhanden. Das wird erledigt, sobald mir die Uni wieder Zeit lässt mich auf die interessanten Dinge zu konzentrieren 😉

Da nun ja Weihnachten kurz vor der Tür steht dachte ich mir, dass ich mich mal nach zu langer Stille wieder bei Uwe melde, dass ich für ihn ein kleines Weihnachtsgeschenk hätte. Wie sagte er so schön am Telefon: „Da bin ich aber gespannt wie ein Flitzebogen“. Ihm war durchaus klar, dass es mit dem Projekt und seiner Cobra zu tun haben wird. Aber dass er von mir ein 1:24 Modell als 3D-Druck seiner Cobra geschenkt bekam, hat ihn am Ende doch überrascht. Mission erfolgreich!!

Bis zu den Ohren strahlte er und so haben wir uns noch über Gott und die Welt unterhalten und darüber wie es nun weitergehen wird.

 

 

Die nächsten Schritte stehen an

Die nächsten Schritte sind nun also das Modell nach und nach näher an das Original zu bringen, die Flächen zu glätten und an das Lions Racing Team heranzutreten, um Unterstützung mit der Aerodynamiksimulation zu bekommen.

Nach dem einen Jahr und mit Sicherheit über 200 Arbeitsstunden später habe ich durchaus einiges gelernt im Umgang mit der CAD-Software. Und alles ohne je einen Kursus belegt zu haben. Hilfreich für meinen weiteren Werdegang als Ingenieur wird das allemal sein. Aber auch persönlich hat es mich weitergebracht, nicht zu schnell aufzugeben. Einfach mal ransetzen, probieren, Fehler machen und daraus lernen. Mit dem Ziel vor Augen und der daraus resultierenden Willenskraft andere Wege zu probieren und am Ende merken, dass es doch irgendwie funktioniert. Bin echt stolz auf mich selbst und gespannt, was am Ende bei der Simulation herauskommt.

Bilder: Johann Bösling