KI macht Aerodynamik zugänglicher: Tests, für die früher ein Windkanal nötig war, lassen sich heute virtuell durchführen

Netcompany INEOS wird 2027 ein neues aerodynamisches Analysewerkzeug einführen, das in der Lage ist, digitale Nachbildungen seiner Fahrer zu erstellen und verschiedene Positionen und Ausrüstungen durch Simulationen zu bewerten. Die Technologie, die von dem amerikanischen Unternehmen AiRO entwickelt wurde, verspricht, die Möglichkeiten für Tests zu vervielfachen, ohne ständig auf einen Windkanal angewiesen zu sein.

KI eröffnet eine neue Ära in der Aerodynamik des Radsports ohne Windkanäle

Die Aerodynamik ist zu einem der großen Entwicklungsfelder im Profiradsport geworden. Die Teams investieren Ressourcen, um kleine Verbesserungen in der Position ihrer Fahrer, den Helmen oder der Ausrüstung zu finden, aber solche Tests erfordern Zeit, spezialisierte Einrichtungen und eine beträchtliche Investition.

Künstliche Intelligenz eröffnet in diesem Bereich neue Möglichkeiten. Laut der Bestätigung des Unternehmens AiRO gegenüber Cyclingnews, wird Netcompany INEOS seine Technologie in der Saison 2027 nutzen. Die Vereinbarung fällt mit der Präsentation von Vayu, einem neuen aerodynamischen Simulationswerkzeug, das die Möglichkeiten seiner Plattform erweitert.

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Obwohl die Zusammenarbeit vom Technologieanbieter bestätigt wurde, wurden die konkreten Details ihrer Anwendung im britischen Team noch nicht bekannt gegeben. AiRO erwartet, in den kommenden Tagen weitere Informationen anzubieten.

Wie AiRO funktioniert und warum es keinen Windkanal benötigt, um Positionen zu vergleichen

Die Technologie von AiRO basiert auf der Idee, eine dreidimensionale Darstellung des Radfahrers zu erstellen und diese zu nutzen, um zu studieren, wie die Luft um ihn herum strömt.

Der Prozess beginnt mit Fotografien des Fahrers und einigen physischen Daten, wie seiner Größe und seinem Gewicht. Aus diesen Informationen generiert ein KI-System das, was das Unternehmen als Digital Aero Twin bezeichnet, eine digitale Nachbildung, die es ermöglicht, seine Morphologie zu reproduzieren und seine Haltung zu modifizieren.

Dann kommt die computergestützte Fluiddynamik, bekannt als CFD, ins Spiel. Diese Technologie verwendet numerische Berechnungen, um das Verhalten der Luft zu simulieren und den Luftwiderstand zu schätzen, den der Radfahrer erzeugt.

Laut der technischen Dokumentation von AiRO benötigt die Erstellung des dreidimensionalen Modells etwa drei Minuten, während jede aerodynamische Simulation in etwa sieben Minuten unter Verwendung von Hochleistungsservern abgeschlossen wird.

Die Plattform ermöglicht es, verschiedene Positionen des Oberkörpers, der Arme oder des Kopfes zu vergleichen und den Einfluss bestimmter Helme zu bewerten. Die Ergebnisse helfen, Änderungen im CdA, dem Luftwiderstandskoeffizienten multipliziert mit der Frontfläche, und deren mögliche Übersetzung in gesparte Watt bei einer bestimmten Geschwindigkeit zu schätzen.

Eine wichtige Besonderheit ist, dass die üblichen Simulationen von AiRO das gesamte Fahrrad nicht einbeziehen. Das Unternehmen erklärt selbst, dass es hauptsächlich den Widerstand des Fahrers berechnet und einen zusätzlichen Wert verwendet, um das Fahrrad darzustellen. Diese Vereinfachung reduziert die Zeit und die Kosten der Berechnungen, schränkt jedoch auch die Genauigkeit der absoluten Werte ein.

Vayu wird es ermöglichen, Hunderte von Kombinationen von Helmen und Positionen zu erkunden

Das neue Werkzeug Vayu zielt darauf ab, die Anzahl der analysierbaren Konfigurationen erheblich zu erweitern.

Während einer Präsentation für mehrere Medien erklärte Ingmar Jungnickel, Gründer von AiRO und ehemaliger Leiter der Aerodynamik bei Specialized, dass eine der in Entwicklung befindlichen Möglichkeiten darin besteht, mehr als 20 Helme auf demselben Radfahrer zu vergleichen, wobei verschiedene Neigungen und Kopfpositionen verwendet werden.

Dies würde es ermöglichen, mehr als 400 virtuelle Kombinationen zu studieren, ohne physisch den Helm wechseln und jeden Test in einem Windkanal wiederholen zu müssen.

Allerdings befindet sich diese Funktion zur massenhaften Vergleichung noch in der Entwicklung, sodass sie nicht mit einer vollständig verfügbaren und validierten Fähigkeit verwechselt werden sollte.

Eine weitere vorgestellte Möglichkeit besteht darin, mehr als einhundert kleine Haltungsänderungen zu analysieren, einschließlich Variationen in der Position der Arme, Schultern oder des Kopfes, um diejenigen zu identifizieren, die den Luftwiderstand reduzieren könnten.

Das Ziel ist nicht nur, eine theoretisch schnellere Position zu finden. Danach muss der Spezialist überprüfen, ob der Fahrer diese reproduzieren und während des Pedalierens aufrechterhalten kann, ohne seine Fähigkeit zur Leistungserzeugung oder seinen Komfort zu beeinträchtigen.

INEOS könnte aerodynamische Tests mit dem gesamten Team durchführen

Ein Hauptvorteil dieses Systems für ein WorldTour-Team ist die Möglichkeit, eine viel größere Anzahl von Tests durchzuführen.

Traditionell konzentrieren sich Windkanalsitzungen auf bestimmte Fahrer oder Zeitpunkte der Saison. Die verfügbare Zeit und die Kosten machen es schwierig, sie ständig mit dem gesamten Team zu wiederholen.

Mit einer digitalen Nachbildung jedes Fahrers könnte INEOS neue Positionen oder Konfigurationen bewerten, ohne alle seine Fahrer zu spezialisierten Einrichtungen zu transportieren.

Jungnickel hofft, dass das Team AiRO als Ergänzung zu den traditionellen Tests nutzen wird, insbesondere um Alternativen zu erkunden und diejenigen auszuwählen, die es wert sind, physisch überprüft zu werden.

Es eröffnet auch die Möglichkeit, Positionsänderungen zu studieren, die einen Anpassungsprozess erfordern. Eine Konfiguration kann aerodynamisch hervorragend sein, aber zu anspruchsvoll, um sie über mehrere Stunden aufrechtzuerhalten, oder Unbehagen verursachen. In diesem Fall müssten Trainer und Biomechanik-Spezialisten ihre Durchführbarkeit bewerten.

Ist es so genau wie ein Windkanal?

Die Technologie beginnt nicht bei null. AiRO bietet bereits seine Dienste über Spezialisten für Biomechanik und Radfahrerpositionierung an, mit Sitzungen, deren Kosten laut Cyclingnews bei etwa 200 Dollar liegen, obwohl der Endpreis vom Zentrum abhängt.

Das Unternehmen hat auch einen Validierungsbericht veröffentlicht, in dem es seine Simulationen mit Messungen aus einem Windkanal vergleicht.

In einem Test von 30 Positionen aus verschiedenen Sportdisziplinen erzielte es eine sehr hohe Korrelation zwischen beiden Systemen, mit einem R² von 0,9987. Allerdings wurde auch ein systematischer Unterschied von 24% zwischen den berechneten und den gemessenen absoluten Widerstandswerten festgestellt.

Dies ist relevant, da es darauf hinweist, dass das System besonders nützlich sein kann, um herauszufinden, welche Position den geringsten Widerstand bietet, aber nicht unbedingt, um den absoluten CdA-Wert, der in einem Windkanal erzielt wurde, genau zu reproduzieren. Darüber hinaus umfasste diese Validierung verschiedene Disziplinen außerhalb des Radsports und wurde ohne Fahrrad durchgeführt.

Das Unternehmen selbst erkennt weitere Einschränkungen seiner Technologie an, wie das Fehlen von dynamischem Pedalieren in den üblichen Simulationen, die Verwendung von frontalem Wind und die Schwierigkeit, bestimmte Gewebe, die Falten der Kleidung oder die interne Belüftung der Helme genau zu reproduzieren.

Daher bedeutet die Einführung von Vayu nicht, dass der Windkanal obsolet geworden ist.

Das Interessante an der Vereinbarung mit INEOS ist, dass diese Technologie die Art und Weise, wie aerodynamische Tests organisiert werden, verändern kann. Anstatt spezialisierte Einrichtungen zu nutzen, um jede Modifikation zu erkunden, könnte das Team zuvor Dutzende von Alternativen am Computer studieren und die physischen Tests für die vielversprechendsten Lösungen reservieren.

Wenn es gelingt, diese Vorteile in die tägliche Arbeit seiner Fahrer zu übertragen, wird INEOS über ein neues Werkzeug verfügen, um aerodynamische Gewinne zu suchen. Es bleibt abzuwarten, welche konkreten Funktionen von Vayu 2027 verfügbar sein werden und inwieweit das britische Team diese Simulationen in sein reguläres Entwicklungsprogramm integrieren wird.