Heike Drechsler hat Grund zur Freude: Das Simulationsprogramm alaska analysierte ihren Bewegungsablauf, um Leistungsreserven aufzuspüren
(HJG) Was haben die ostdeutsche Leichtathletin Heike Drechsler und eine Achterbahn gemein? Die Leistungen von beiden sind von Chemnitzer Wissenschaftlern per Computersimulation optimiert worden. Die Forscher haben ein Verfahren entwickelt, um Bewegungsabläufe zu analysieren. Ein Computer berechnet dann, wie die Bewegungen so verändert werden können, daß ein Sportler weniger Kraft für die gleiche Leistung benötigt oder wie ein Looping oder eine Kurve ausgelegt sein müssen, um die Fliehkräfte gering zu halten.
Möglich macht das Ganze ein Computerprogramm namens alaska. Das Akronym steht für "advanced lagrangian solver in kinetic analysis" (etwa: Fortgeschrittener Lagrange-Löser für Bewegungsanalysen. Lagrange war ein französicher Mathematiker, der im vergangenen Jahrhundert die Grundlagen für solche Berechnungen gelegt hat). Entwickelt hat das Hochleistungsprogramm eine Arbeitsgruppe unter Prof. Peter Maißer vom Institut für Mechatronik. Name und Programm sind mittlerweile rechtlich geschützt. Das Programm haben die Chemnitzer im März mit großem Erfolg auf der CeBIT in Hannover vorgeführt.
Um die Bewegungsabläufe der Olympiasiegerin zu verbessern, wurde sie zunächst beim Weitsprung gefilmt und die exakte Lage einzelner Körperpunkte auf ein aus 20 Segmenten bestehendes Körpermodell im Computer übertragen. Auch Körpergröße, Gewicht und Geschlecht wurden berücksichtigt. Dieses Modell wurde dann im Rechner in die Sandgrube geschickt - ohne Verletzungs- und Verrenkungsgefahr wie sie beim "wirklichen" Training hätten auftreten können.
Ähnlich gingen die Forscher bei der Berechnung der Achterbahn vor. Neue Bahnen müssen einen immer größeren Nervenkitzel bieten, um das zahlende Publikum anzuziehen. Mehrfache Loopings, waghalsige Kurven und Drehungen um die eigene Achse gehören schon längst zum Standard. Doch ganz ungefährlich sind Achterbahnen nicht - es treten Beschleunigungen auf, die nur wenig unter denen für Astronauten in einer startenden Rakete liegen, und auf die ist der untrainierte Durchschnittskörper nicht eingestellt. Die Beschleunigungen wirken aber nicht nur auf den Menschen, sondern auch auf die Gleise, Räder und Achsen der Bahn. Nicht auszudenken, wenn die Bahnteile das nicht aushalten - ein verheerendes Unglück wäre die Folge. Deshalb müssen Achterbahnen regelmäßig vom TÜV abgenommen werden. Auch hier konnte das alaska-Programm helfen, die Auslegung neuer Trassen zu verbessern.
Der Einsatz der ausgefeilten und überaus anpassungsfähigen Software beschränkt sich allerdings nicht auf die genannten Beispiele. Ob der Magnetzug Transrapid oder nur ein Reisebus, ob eine Rüttelplatte für den Straßenbau oder eine riesige Weltraumplattform, ob ein Motorrad oder eine Seilbahn - in allen Fällen konnten die Chemnitzer Mechatroniker zeigen, daß ihre Software helfen kann, Technik zu verbessern.
Nicht nur das: Der Bau von kostspieligen Prototypen kann häufig entfallen, Varianten neuer Produkte können am Computerbildschirm ausgetestet werden. Dadurch läßt sich viel Geld und Zeit sparen. "Virtual Prototyping", Arbeit mit scheinbaren Mustern, nennt sich dieses Konzept. Und weil keine hohen Kosten zu fürchten sind, lassen sich auch ungewöhnliche Ideen, die sonst kaum eine Chance auf Verwirklichung hätten, ausprobieren - sonst ungenutzte kreative Möglichkeiten werden freigesetzt.
Lange wird es wohl nicht mehr dauern, und in den Kreuzworträtseln heißt es "Software zur Simulation von mechatronischen Systemen" und nicht mehr "Nördlichster Staat der USA", wenn nach alaska gefragt wird. Dafür sind die Chemnitzer Wissenschaftler die Garanten.
Übrigens, wenn Sie selbst einmal mit alaska experimentieren wollen, können Sie sich eine Demo-Version samt Kurzhandbuch in deutsch oder englisch aus dem Internet auf Ihren Rechner laden. Die Adresse: http://www.tu-chemnitz.de/home/ifm/ifm. html