TechnologIE
STRUKTURANALYSE
Die Ingenieurwissenschaften bieten verschiedene Programme an, die das Verhalten eines Snowboards unter bestimmten Belastungsdruckpunkten untersuchen. Die umgesetzten Modelle ermöglichen ein tieferes Verständnis der Fahrmechanik und helfen bei der Steuerung der Produktentwicklung, indem Design, Gewicht und Leistung verbessert werden. George Box, ein berühmter Mathematiker, sagte einmal: “Alle Modelle sind falsch. Aber einige sind nützlich…”
NUMERISCHE SIMULATIONEN
Man kann sich eine digitale Nachbildung eines Snowboards vorstellen, das mit dem Fahrer und dem Berg interagiert, um die Wechselwirkungen der Struktur mit ihrer Umgebung vorherzusagen. Die Verformungen, Materialspannungen oder Grenzflächendruckbelastungen können mittels Strukturanalyse ausgewertet werden, wobei verschiedene numerische Formen virtuell erstellt und für ein bestimmtes Fahrerprofil optimiert werden können. Um sicherzustellen, dass die Computervorhersagen mit der Realität übereinstimmen, werden in unserem Labor groß angelegte Experimente aufgebaut. Es wurde eine statische Belastungsbank entwickelt, die die Bedingungen einer geschnitzten Kurve simuliert und bei der die Boards unter idealisierten Bedingungen getestet werden. Die Verformungen und der Grenzflächenkontaktdruck werden experimentell gemessen und mit den Simulationen verglichen, wobei maximale Unterschiede von weniger als 5 % auftreten. Die Modellvalidierung war Gegenstand einer peer-reviewten wissenschaftlichen Veröffentlichung im Sports Engineering Journal im Jahr 2019.
EIN DOKTORAT IN SNOWBOARD
ENGINEERING
Im Jahr 2022 schloss Ben sein Doktoratsstudium an der Universität Innsbruck zum Thema „Numerische Optimierung von Wintersportgeräten“ ab. Es wurden interessante und neue Entdeckungen gemacht, die eine völlig neue Welt technologischer Innovationen eröffnen.
Die Büchse der Pandora öffnen. Ermöglichung des Einsatzes natürlicher Materialien durch Optimierung des strukturellen Lastpfades. Verbesserung der Carving-Leistung durch Kontrolle des Kantengriffs während einer Kurve. Gewährleisten Sie die Anwendungssicherheit durch Abstimmung der Eigenfrequenzen, um Strukturschwingungen zu reduzieren. Erhöhen Sie den Schwung, indem Sie den Pop Ihres Boards oder den Auftrieb Ihrer Nose im Pulverschnee optimieren! Mit den in dieser Arbeit entwickelten numerischen Werkzeugen ist es nun möglich, Ihr Board virtuell fahren zu lassen, bevor wir es tatsächlich herstellen. Selbst wenn wir noch nie genau diese Form gebaut haben, wissen wir bereits, wie es sich fährt! Ein Teil dieser Forschung wurde dankenswerterweise von der Region Tirol finanziert, mit der Zuwendung des TWF-Tiroler Wissenschaftsfonds für das Projekt ZAP850003, “Optimal Sidecut Geometry of flexible Structures under Contact”.
KRÜMMUNGSGESCHICHTEN
Das Problem der geschnitzten Kurve lässt sich auf die grundlegende Kinematik einer konkaven Sidecut-Linie reduzieren, die gegen eine flache, starre Oberfläche gedrückt wird. Die für den festen Kontakt erforderlichen Verformungen können je nach Neigungswinkel des Bretts mit mathematischen Funktionen ausgedrückt werden. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Biegekrümmung mit der Krümmungsverteilung entlang der anfänglichen Sidecut-Linie zusammenhängt. Darüber hinaus sagt uns die Balkentheorie von Euler-Bernoulli, dass der unter der Snowboardkante auftretende Kontaktdruck mit der vierten Ableitung der Sidecut-Funktion zusammenhängt, die als Änderungsrate der Krümmung entlang der anfänglichen Sidecut-Linie verstanden werden kann. Dieses Analysemodell zeigte das Auftreten lokaler Reaktionskräfte an den Enden der Seitenlinie, die mit fortschrittlicheren Geometrien vermieden werden könnten. Diese bahnbrechenden Ergebnisse wurden 2021 in der renommierten Fachzeitschrift Acta Mechanica veröffentlicht.
DARSTELLUNG DER SCHNEEIGENSCHAFTEN
Die mechanischen Eigenschaften von Schnee sind komplex und vielfältig. Aufgrund seiner hochporösen Beschaffenheit und seiner starken Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen verhält es sich ganz anders als die meisten festen oder körnigen Materialien. Dennoch können über die numerischen Darstellungen unterschiedliche Arten von Schneebedingungen dargestellt werden, indem ein Kontaktinteraktionsmodell berücksichtigt wird, das die Schneehärte darstellt und das Eindringen der Kante durch die Schneeoberfläche simuliert. Beim Carven auf härterem Schnee wird die Druckbelastung entlang der Sidecut-Linie stark von der Geometrie der Sidecut-Linie an der Schnittstelle zum Berg bestimmt. Die Verformungen werden durch die strukturelle Steifigkeit des Snowboards kompensiert, die bestimmt, wie Biege- und Torsionsverformungen unter Kontaktbedingungen zusammenwirken. Die Ergebnisse dieser Studie wurden auf der International Snow Science Workshop-Konferenz 2018 in Innsbruck vorgestellt.
VERBESSERUNG DEINES KANTENGRIFFS
Die Kontaktdruckverteilung zwischen der Sidecut-Linie und dem Berg bestimmt die Persönlichkeit deines Boards beim Carven. Es macht dein Board aggressiver oder einfacher zu driften, gibt dir Kantengriff oder gibt dort nach, wo es nötig ist. Dieser Kontaktdruck hängt äußerst empfindlich von der ursprünglichen Geometrie deines Snowboards ab. Wenn die Sidecut-Geometrie einen einfachen Kreisbogen macht, ist die Druckverteilung sehr diskontinuierlich und weist hohe Druckspitzen auf. In dieser Studie haben wir nach einer fortschrittlicheren Geometrie gesucht, die zu der geringsten Druckbelastung führt und gleichmäßig entlang der Sidecut-Linie verteilt ist. Durch eine lokale Korrektur der Kantenlinie um nicht mehr als 1,4 mm konnten wir eine Reduzierung des Kontaktdrucks um 82 % erreichen! Dieser Unterschied ist mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar und führt dennoch zu einer so großen Veränderung des Fahrverhaltens. Es liegt ein kleiner Teil der Schönheit des Snowboardens in diesem oft kontraintuitiven Problem, das eine hohe Sensibilität gegenüber kleinen anfänglichen Variationen zeigt.
WIE HOCH KANN DEIN OLLIE WIRKLICH SEIN?
Der Ollie ist einer der grundlegendsten Tricks beim Snowboarden und bezieht sich auf das Abspringen mit dem Board vom Boden. Es wird häufig beim Freestyle-Snowboarden verwendet, sowie bei Freeride-Bedingungen im tiefen Schnee oder beim Freeriden im Backcountry. Das Tail des Boards wird verwendet, um einen Aufwärtsimpuls zu erzeugen: Durch eine Rückwärtsneigung und einen dynamischen Impuls auf das Hinterbein hebt der Fahrer vom Boden ab, indem er die Rückfederungseigenschaften der Struktur nutzt. Man sagt, dass ein Board einen guten „Pop“ hat, wenn das Heck so schwungvoll ist, dass es zurückschlägt und dich höher springen lässt. Aber wie hoch kann ein Ollie wirklich sein?
