Leidenschaftliche Skifahrerinnen und Skifahrer sind keine Seltenheit in Österreich. Wem es gelingt, sein Hobby mit seinem Beruf zu verbinden, der darf sich wohl einer beneidenswerten Minderheit zurechnen. Zu dieser gehört Torsten Keplinger. Genau genommen gelang ihm das Kunststück schon zwei Mal. Nach Matura und Zivildienst arbeitete der heute 29-jährige Pistenfex eine Saison als Skilehrer.
Heute ist er neben dem Studium beim österreichischen Skihersteller Fischer aus Ried in die Produktentwicklung involviert. Und auch seine Masterarbeit, mit der er den Studiengang "Leichtbau und Composite-Werkstoffe" am Campus Wels der Fachhochschule Oberösterreich abschließen wird, widmet sich den "Bretteln".
Leichtbau durch 3D-Modelle
Konkret interessiert Keplinger der Zusammenhang mechanischer Kennwerte von Skiern mit ihrem Fahrverhalten. Dabei kommt ihm seine Erfahrung im Leichtbau entgegen, die er schon während seines Mechatronik-Bachelorstudiums an der Johannes-Kepler-Universität (JKU) in Linz erworben hat. Dort hatte er sich auf smarte Strukturen und ihre mechanischen Eigenschaften spezialisiert.
"Im Skisport hat der Leichtbau schon seit langem Einzug gehalten", sagt Keplinger. "Die Verwendung von Materialschichten aus Carbon oder Glasfaser ist Standard." Wie sich solche Leichtbaustrukturen unter physikalischer Belastung verhalten, lässt sich mittels sogenannter FEM-Simulation (Finite-Elemente-Methode) berechnen.
Dabei wird ein dreidimensionales Computermodell eines Skis in eine große Anzahl kleiner, definierter geometrischer Körper unterteilt. Dieses Modell kann man verschiedenen virtuellen Belastungen aussetzen, das Programm errechnet dazu die jeweiligen Wirkungen als numerische Werte. Der Verschiebung eines Punkts oder mehrerer Punkte im Modell entspricht eine Durchbiegung des realen Skis.
Ski mit Charakter
"Das ist für die Charakterisierung der Skihärte interessant, also dafür, wie steif er ist, was wiederum Einfluss auf die Fahreigenschaften hat", sagt Keplinger. Die Fragestellung lautet, wie man aus den Werten aus dem FEM-Programm die Biegesteifigkeit des Skis ableiten kann. Denn diese hängt nämlich vor allem vom Material und der verwendeten Bauweise ab. So können in Sandwichtechnik gefertigte Skier dieselbe maximale Durchbiegung aufweisen wie billige Sportgeräte mit einem Kern aus eingespritztem Polyurethanschaum.
Dennoch unterscheiden sich die Biegesteifigkeit und damit die Fahreigenschaften der beiden Produkte stark voneinander. "Ich versuche folglich zu evaluieren, wie man aus der Durchbiegung eines Skis am besten die Biegesteifigkeit ableiten kann", erklärt Keplinger. Auch Spannungen im Inneren eines Skis interessieren ihn, sind sie doch relevant für einen möglichen Bruch und damit insbesondere im Leichtbau eine Schlüsseleigenschaft. "Aber das würde den Rahmen der Masterarbeit sprengen", meint der Linzer, der am liebsten in Salzburg Ski fahren geht. (Raimund Lang, 2.4.2023)