Wer ist noch nie stark ins Schwitzen gekommen oder hat sich einen Sonnenbrand geholt, als er einen heißen Nachmittag auf einer Bank im Stadion verbracht hat? Bis heute sind die meisten Freiluftstadien nicht überdacht. Da lautet die Lösung Kopfbedeckung, Sonnenbrille, Sonnencreme. Vor 2000 Jahren hatten die Römer allerdings bereits ein System entwickelt und gebaut, mit dem ein Tuch, das so genannte Velum, über die Bänke der Amphitheater gespannt bzw. zurückgerollt wurde.

Obwohl die Echtheit des Velums durch viele Manuskripte und Gemälde belegt ist, gibt es nur wenig Hinweise zum Aufspann- und Aufrollmechanismus und zu seiner Anbringung an den Wänden der Arena. Im Herbst 2003 beschloss René Chambon, pensionierter Ingenieur der renommierten französischen Institution „Arts et Métiers“, seine Freizeit mit der Lösung dieses Rätsels zu verbringen. Nach jahrelangen bibliographischen Nachforschungen und Untersuchungen der Amphitheaterruinen entdeckte dieser Hobbyforscher der Römerzeit, wie die Römer ein 25.000 m² großes, 8 Tonnen schweres Tuch angebracht, über den Sitzbänken des römischen Kolosseums ausgebreitet und wieder aufgerollt haben könnten, um 50.000 Zuschauer vor der Sonne zu schützen.

Unter Einsatz seiner Ingenieurserfahrungen baute er ein physisches Modell in verkleinertem Maßstab (1:100), um seine Hypothese an einer Velum-Installation auszuprobieren, und nahm eine traditionelle Strukturanalyse vor, um die erforderlichen Materialien und Abmessungen  zur Stütze des Gewichts des Velum zu ermitteln. Die Ergebnisse seiner Arbeit wurden in TV-Sendungen, Konferenzen und Zeitungsartikeln publiziert.

Dassault Systèmes ließ sich von seiner Begeisterung und dem hohen Qualitätsanspruch seines Ansatzes überzeugen und schlug ihm vor, seine Theorie mit Hilfe der DS-Softwaretools für Konstruktion und wissenschaftliche Simulation zu überprüfen. Das Projekt wurde im tatsächlichen Maßstab digital modelliert. Aus statischen, linearen Berechnungen in 2D entstanden dynamische, nichtlineare Berechnungen in 3D, die für die realistische Simulation besser geeignet sind.

Die 3D-Digitalgeometrie des Tuchs wurde mit CATIA V5 erzeugt. Durch den Einsatz von Parametern wie Stoffdimensionen, Anzahl der Stoffsegmente, oder Neigungswinkel des Velum lassen sich schnelle, einfache Geometrieaktualisierungen durchführen. So wechselt man in einigen wenigen Klicks von der Arena von „Le Puy du Fou“ zum römischen Kolosseum. Dieses Geometriemodell wird als Basis für die 3D-Mechaniksimulation des Velum verwendet. Die Simulation erfolgt zur Gänze mit der Abaqus-Software, der nichtlinearen Finite-Element-Analyse-Softwarelösung von SIMULIA.

Besonderes Augenmerk galt den Feinabstimmungen beim mechanischen Verhaltens des Stoffs und der Winden, der Verwaltung der verschiedenen Berührungs- und Reibungspunkte sowie dem Einfluss des Gewichts auf das Gesamtsystem, um die Belastung jeder Winde durch die Hebezüge exakt zu messen. Diese wichtige Arbeit schuf die Voraussetzungen für die numerische Simulation. Die Simulation war rechnerintensiv, aber dennoch auf einem Laptop durchführbar.

Durch die realistische 3D-Animation der Belastung durch Stoff und Kabel beim Aus- und Zurückrollen sowie die Berechnung der laufend erforderlichen Kräfte konnte die Funktionstüchtigkeit der von René Chambon entwickelten Mechanismen validiert werden. Diese Simulation zeigte außerdem, dass die Kraft eines Mannes ausreichte, um jede Winde zu betätigen, auch wenn die Hebezüge nicht synchronisiert waren oder einer der Hebezüge vorübergehend außer Betrieb war. Das von Dassault Systèmes komplett parametrierte Modell erlaubte eine schnelle Variation der Anzahl der Winden und bewies, dass die tatsächliche Zahl der am Kolosseum gefundenen Windenmaste für die Kraft der Hebezüge gut dimensioniert war, selbst in der krischen Phase des Aufrollens, in der die Reibung und das Gewicht am höchsten sind.

Das von DS komplett parametrierte 3D-Modell, das für diese Untersuchung diente, kann jetzt für moderne Anwendungen des antiken Velum eingesetzt werden, bei denen Kunststoffe und Elektromotoren anstelle von Leinen, Hanf und menschlicher Kraft verwendet werden.

So kann die Gegenwart aus den Lektionen der Vergangenheit lernen, und moderne Arenen können schnell dimensioniert und gebaut werden. Diese Anlagen können bei Veranstaltungen eingesetzt werden oder als Unterkunft für Obdachlose bei Naturkatastrophen dienen.