Siemens Software-Lösungen helfen Oracle Red Bull Racing, Effizienz, Konsistenz und Kosteneffizienz zu erzielen

Neue Regeln für mehr Chancengleichheit

Um neue Teams anzuziehen und die Lebensfähigkeit des Sports zu sichern, überarbeitet die Formel 1® ihre Regeln. Im Jahr 2021 fuhren die Teams Autos, die ursprünglich für die teilweise ausgesetzte Saison 2020 entwickelt wurden, mussten jedoch finanzielle Einschränkungen beachten. Diese Kostenobergrenzen wurden eingeführt, um einen engeren Wettbewerb zwischen großen und kleinen Teams zu ermöglichen und die finanzielle Nachhaltigkeit des Sports zu fördern.

Die Saison 2022 brachte drastische Änderungen im technischen Reglement mit sich, vor allem in Sachen Aerodynamik, und sollte für mehr Dramatik auf der Strecke sorgen, beispielsweise bei Überholmanövern. Für Oracle Red Bull Racing und andere Teams bedeuten diese Regeländerungen neue Herausforderungen.

„Da die Kostenobergrenzen gelten, werden wir das Auto während der gesamten Saison anpassen, aber wir müssen bei der Anzahl und Art der Änderungen selektiver vorgehen, noch mehr Simulationen einsetzen und unsere Verbrennungsrate rigoros steuern“, sagt Matt Cadieux, Chief Information Officer (CIO). „Glücklicherweise verfügen wir über die nötige Infrastruktur, um effektive datengestützte Entscheidungen zu treffen.“

Diese Infrastruktur basiert auf der Teamcenter- und NX-Software, Bestandteil der Siemens Xcelerator Business-Plattform aus Software, Hardware und Services. Diese wurde 2004 eingerichtet, als Red Bull Racing eine Partnerschaft mit Siemens einging, wodurch Siemens zugleich zu einem der ältesten Partner des renommierten Rennstalls wurde. „Da wir ein kleines IT-Team haben, wollten wir ursprünglich eine qualitativ hochwertige Plattform mit exzellentem technischem Support“, so Cadieux weiter. „Da uns Führung und Know-how von Siemens zur Verfügung standen, haben wir flexible und dennoch optimierte Arbeitsabläufe entwickelt und Engpässe beseitigt. Dadurch haben wir klaren Einblick in den Entwicklungsprozess, wir fertigen direkt aus digitalen Modellen und können leicht Änderungen vornehmen, um die Leistung in der Produktion und auf der Rennstrecke zu verbessern.“

Eine anpassungsfähige Infrastruktur

Im Laufe der Jahre haben wir kontinuierlich daran gearbeitet, die Benutzerfreundlichkeit des Siemens-Toolsets zu verbessern. Dan Watkins, Head of Computer-Aided Design (CAD)/Product Lifecycle Management (PLM), erklärt: „Wir haben nur wenige Analysten und müssen uns auf Punkte mit hoher Priorität konzentrieren. Die verbesserte Benutzerfreundlichkeit von NX, ermöglicht durch eine fokussiertere und schlankere Benutzeroberfläche, hat es uns ermöglicht, einige der Simulations-Tools direkt für die Konstrukteure bereitzustellen, sodass diese nun eine erste First-Pass-Analyse mit NX durchführen können. Auf diese Weise können sie die relative Eignung eines Teils beurteilen, bevor sie es für eine eingehendere strukturelle und thermische Analyse weiterleiten. Dies hat die Anzahl der Zyklen und die Kosten für Iterationen reduziert, die Optimierung verbessert und die Zeit verkürzt, die benötigt wird, um ein neues Teil am Auto zu erhalten.“

Regeländerungen müssen zusammen mit anderen Prioritäten des Teams angegangen werden, und das Hauptziel ist immer, den Fokus auf die Produktion eines schnellen Autos zu legen. Aus diesem Grund evaluiert und implementiert Oracle Red Bull Racing ständig neue Tools und hat Anfang 2020 das Fibersim™-Portfolio in den Hauptarbeitsablauf eingeführt und die Mendix-Plattform™ in ein Anwendungsentwicklungsprogramm aufgenommen. Beide sind Teil Teil von Siemens Xcelerator.

Reinraum-Konsistenz

Bei der Herstellung von Carbon-Teilen wird Kohlefaser in einem zeitaufwändigen, manuellen Prozess in Lagen geschichtet. Da dies eine manuelle Aufgabe ist, kann es zu Abweichungen zwischen einzelnen Verbundlaminierern kommen, da diese die Daten interpretieren, Material messen und komplexe Kurven mit Patches und Einsätzen erstellen müssen. Fertigungsingenieur Chris Richardson merkt an: „Im Rahmen unseres Strebens nach kontinuierlicher Verbesserung hatten wir alle Vorteile der Laserprojektion für die präzise Übertragung von Informationen aus dem Konstruktionsbüro in den Reinraum identifiziert. Nachdem wir verschiedene Software beurteilt hatten, haben wir uns für Fibersim entschieden, da es sowohl für sich gesehen die beste Lösung ist als auch in Verbindung mit NX funktioniert.“

Dazu Watkins: „Die Offenheit von Siemens NX hat es uns ermöglicht, den Workflow der Geometrievorbereitung vor der Übermittlung an Fibersim zu automatisieren und zu optimieren. Wir konnten den gesamten Prozess optimieren, indem wir Abweichungen beseitigten und wiederholbare standardisierte Ergebnisse in ca. zwei Minuten erzeugten, wofür zuvor vier Stunden erforderlich waren.“ Mittlerweile gibt es etliche Anwender von Fibersim, die Kohlefaserteile mit einer Genauigkeit von einem halben Millimeter in einem wiederholbaren Prozess herstellen, der durch das grüne Licht der Laserprojektion gesteuert wird.

„Die Korrelation zwischen dem fertigen Teil und dem ursprünglichen Design ist äußerst zuverlässig“, sagt Richardson. „Diese Genauigkeit hatten wir noch nie.“

Schnellere Bauzeit, weniger Abfall

Versuche zeigten, dass der Prozess bis zu 30 Prozent schneller war und die Teile auf Anhieb stimmten. „Fibersim hat in kurzer Zeit einen wirklich großen Gewinn für uns bedeutet“, fährt Richardson fort. „Bei einem Teil, einer großen Bodenleiste, die sich vom Heckflügel bis in die Nähe der Nase des Fahrzeugs erstreckt, haben wir die Bauzeit um 25 Prozent verkürzt, was 55 Bedienerstunden entspricht. Wir haben 30 Prozent der Bauzeit für eine vorgehärtete Aufhängungshälfte eingespart, das sind über sechs Stunden Arbeit pro Komponente und fast 24 Stunden Einsparung bei einem kompletten Fahrzeugsatz. Wir geben also Zeit an das Konstruktionsbüro zurück, damit das Team weitere Leistungssteigerungen in das Auto einbringen kann. Darüber hinaus können Laminatoren sicher sein, dass kein zusätzliches Material in Formen eingelegt wird. Außerdem sparen wir dadurch Gewicht, und bei einem Formel-1-Auto zählt jedes Gramm.“

Laut Richardson gibt es in Zukunft weitere Potenziale für Gewichtseinsparungen. „Wir könnten zum Beispiel möglicherweise die Menge an Material reduzieren, die um einige Einsätze herum benötigt wird. Früher mussten Laminatdesigner größere Material-Patches verlangen, um menschliche Fehler bei der Positionierung der Lagen zu tolerieren.“

Hauptkunde des Reinraums ist der Trimshop, der von einem schnelleren Durchsatz berichtet. Die Vorbereitung nach dem Aushärtungsprozess wird reduziert, in einem Fall dauerte die komplizierte Verklebung eines Teils 10 Stunden weniger.

Den Überblick über die Ausgaben behalten

Das Team musste im Jahr 2021 nicht nur innerhalb der neuen Kostenobergrenzen arbeiten, sondern auch deren Einhaltung nachweisen. „Wir werden vom Dachverband des Sports geprüft, wobei eine Disqualifikation möglich ist, wenn wir unsere Ausgaben für Formel-1-bezogene Aktivitäten und die Kategorien, die davon ausgenommen sind, nicht belegen können“, erklärt Cadieux. „Wir müssen uns anpassen, indem wir einige Budgets kürzen und aktuelle finanzielle Informationen austauschen, damit wir schnelle Entscheidungen darüber treffen können, wie wir unser erlaubtes Budget voll ausschöpfen und wo genau wir in das Auto investieren wollen.“

Wir hatten dringenden Bedarf an einem transparenten System mit der Möglichkeit, verschiedene Arten von Ausgaben zu identifizieren, und Red Bull Racing wandte sich an Siemens, das Mendix, eine Low-Code-Plattform, erworben hatte.

„Mendix ist ein weiterer Schritt auf unserem Weg zur Digitalisierung“, sagt Watkins. „Mit Unterstützung von Siemens haben wir jetzt faszinierende neue Möglichkeiten vor uns, auf agile Weise auf Informationen zuzugreifen, indem wir Mendix als Plattform für die Entwicklung von Low-Code-Anwendungen nutzen, die auf allen Geräten aller Art funktionieren.“

Weiter auf dem digitalen Weg

„Das Siemens-Portfolio war bereits eines meiner Lieblingsprodukte, weil es uns Modellbau, Zeichnung und Fertigung an einem Ort ermöglicht“, sagt Richardson. „Unser jüngstes NX-Upgrade war eine weitere Verbesserung mit einer übersichtlicheren Benutzeroberfläche und einigen neuen Funktionen. Jetzt, da die Laminierer Fibersim verwenden, gibt es Spielraum für einen breiteren Einsatz.“

Watkins fügt hinzu: „Da die Siemens-Plattformen mehrere Programmiersprachen unterstützen, können wir im Einzelfall den besten Programmiercode für die betreffende Aufgabe auswählen. Das kommt uns sehr zugute. Es ist enorm wichtig für uns, unsere eigenen Tools zu entwickeln, um zu versuchen, durch Automatisierung den Verwaltungsaufwand zu minimieren, sodass unsere Ingenieure sich auf diejenige Aspekte ihrer Arbeit konzentrieren können, die einen echten Mehrwert darstellen. Ohne das Siemens-Portfolio könnten wir das nicht in gleichem Maße schaffen.“

„Wir haben das richtige Fundament und befinden uns damit in einer Position der Stärke“, so Cadieux abschließend. „Die Herausforderungen werden zwar immer komplexer, wir wissen jedoch, dass wir von Siemens ein hohes Maß an Unterstützung erhalten werden, und das eröffnet neue Möglichkeiten, die wir bisher nicht auf dem Schirm hatten. Wir sehen Siemens als Teil unseres Teams.“