Eine Landeplattform für Lufttaxis auf einem Dach begann bereits nach wenigen Wochen Betrieb strukturelle Risse zu zeigen. Das 3D-Gutachten ergab, dass die Vibrationen der Rotoren der eVTOLs gefährlich mit der Eigenfrequenz des Gebäudes übereinstimmten – ein Resonanzphänomen, das keine herkömmliche Berechnung vorhergesehen hatte. Die Lösung kam durch einen integrierten digitalen Zwilling.
Technischer Arbeitsablauf: Vom Laserscan zur Ermüdungssimulation 🛠️
Das forensische Team begann damit, die tatsächliche Geometrie des Vertiports und der tragenden Struktur mit einem FARO-Scanner zu erfassen und die Punktwolke in FARO Scene zu verarbeiten, um ein präzises Netz zu erhalten. Dieses Modell wurde in Bentley OpenSite importiert, wo der digitale Zwilling des Gebäudes einschließlich Materialeigenschaften und struktureller Verbindungen nachgebildet wurde. Der kritische Schritt war die Übertragung des Modells in Ansys Mechanical, wo eine Modal- und harmonische Analyse durchgeführt wurde. Die von den Rotoren bei verschiedenen Drehzahlen erzeugten Lastzyklen wurden simuliert, wobei festgestellt wurde, dass die Frequenz von 12,4 Hz die zweite Schwingungsmode der Decke anregte und die Spannungen in den Verbindungen so weit verstärkte, dass die Ermüdungsgrenze des Betons überschritten wurde.
Der Vorhersagewert der virtuellen Nachbildung in der urbanen Luftmobilität 🚁
Dieser Fall zeigt, dass digitale Zwillinge nicht nur Visualisierungswerkzeuge sind, sondern Labore zur Fehlervorhersage. Wäre der Vertiport vor dem Bau modelliert worden, hätte die Vibrationsanalyse den Einbau dynamischer Dämpfer oder eine Neugestaltung der Deckfrequenz empfohlen. Für die Zukunft der urbanen Luftmobilität, in der bestehende Gebäude zu Verkehrsknotenpunkten werden, wird die Integration von 3D-Scan und Ermüdungssimulation in einen digitalen Zwilling ein verbindlicher Standard sein, keine Option für Gutachten.
Welche Modalanalyse-Methodik war im digitalen Zwilling entscheidend, um die genaue Resonanzfrequenz zu identifizieren, die die Risse in der Plattform des Vertiports verursachte?
(PS: Mein digitaler Zwilling ist gerade in einer Besprechung, während ich hier modelliere. Also bin ich technisch gesehen an zwei Orten gleichzeitig.)