Feinabstimmung von Autoteilen zur Leistungssteigerung
Pratt & Miller verwendet PolyWorks®-Lösungen für die Neukonstruktion von Teilen, wodurch Zeit und Kosten erheblich reduziert werden.
Pratt & Miller Engineering wurde 1989 von Gary Pratt und Jim Miller gegründet. Ihr Ziel war es, ein Ingenieurbüro von Weltrang zu gründen, das in der Lage ist, Programme für die Automobilindustrie vom Konzept bis zur Realität zu entwickeln. Seitdem hat sich Pratt & Miller zu einem angesehenen Branchenführer entwickelt, der Kunden aus der Automobil- und Nicht-Automobilbranche mit hochmodernen technischen Lösungen und Lösungen für die Kleinserienfertigung versorgt.
Die Fähigkeit von Pratt & Miller, Rennprogramme effektiv zu managen, zeigt sich in der Leistung seiner Corvette- und Cadillac CTS-V-Teams sowie seiner verschiedenen Kundenfahrzeugprogramme. Diese Programme haben mehrere Meisterschaften sowie fünf Klassensiege bei den 24 Stunden von Le Mans und einen Gesamtsieg bei den Rolex 24 in Daytona errungen. Im August 2007 unterzeichnete Pratt & Miller eine Sponsoring-Vereinbarung mit InnovMetric Software für die Nutzung der PolyWorks-Software-Suite für das Reverse Engineering von Fahrzeugkomponenten in CAD-Software.
Die Herausforderung
Bei Pratt & Miller Engineering in New Hudson, Michigan, hat die Verwendung von Punktwolkendaten in Reverse-Engineering-Anwendungen dazu beigetragen, dass neue Ideen im Automobilbau schnell und effizient vom Konzept zur Realität werden.
Seit seiner Gründung im Jahr 1989 hat Pratt & Miller Engineering ein umfassendes Angebot an anspruchsvollen Dienstleistungen in den Bereichen Automobil-Design, -Entwicklung, -Fertigung und Rennprogramm-Management entwickelt. Das Unternehmen bietet komplette Fahrzeugkinematik- und Nachgiebigkeitsprüfungen, Sieben-Säulen-Fahrwerksanalysen, Windkanalentwicklung im Voll- und Teilmaßstab sowie Fahrdynamik- und Bewertungstests.
Entscheidend für die Gesamteffizienz und -genauigkeit der Test- und Evaluierungsprogramme des Unternehmens ist der Einsatz von computergenerierten Modellen, die einen technischen Einblick in Designkonzepte ermöglichen. Um diese Modelle zu erstellen, ist es notwendig, bestimmte Formen, vor allem gekrümmte Körperteile, zu digitalisieren und diese Maßangaben zur Erstellung von CAD-Modellen zu verwenden. In der Vergangenheit erstellten die Techniker von Pratt & Miller ein Modell aus einzelnen Datenpunkten und erstellten aus diesen Daten manuell Kurven.
„Das war ein extrem zeitaufwändiger Prozess“, so Blair Sonnen, Pratt & Miller, Ingenieur, „und bot uns nicht die Präzision und Genauigkeit, die wir brauchten. Wenn wir ein Teil neu entwerfen müssten, um seine Leistung zu verbessern, müssten wir ein anderes Modell auf dieselbe Weise bauen. Um den Zeitaufwand für diesen Prozess zu verringern und die Genauigkeit zu verbessern, beauftragten wir manchmal ein externes Unternehmen damit, Maßdaten mit Hilfe des Scanprozesses zu erfassen oder gekrümmte Oberflächen aus den von uns erfassten diskreten Punktdaten zu erstellen, aber das war keine kosteneffiziente Methode zur Erstellung von Modellen.“
Die Lösung
Kürzlich hat das Unternehmen seine umfangreichen technischen Möglichkeiten mit der PolyWorks® 3D-Messtechniksoftware von InnovMetric Software Inc. erweitert. Dabei handelt es sich um eine Messsoftware mit vollem Funktionsumfang, die viele der Vorgänge im Zusammenhang mit der Erfassung und dem Vergleich von Maßdaten mit der Konstruktionsabsicht automatisiert und rationalisiert. Bei Pratt & Miller wird die PolyWorks-Software eingesetzt, um die Effizienz des Reverse-Engineering-Programms des Unternehmens für sein GT-1-Champion Corvette Racing Team zu verbessern, das in Zusammenarbeit mit General Motors betrieben wird.
„Die PolyWorks-Software ist ein Schlüsselelement in unserem Reverse-Engineering-Programm; sie ermöglicht es uns, Modelle schnell zu digitalisieren und das Design viel schneller als in der Vergangenheit in unsere Analyseprogramme zu übertragen. Dadurch können wir das Design schneller bewerten, so dass wir notwendige Designänderungen sofort einarbeiten und schneller in die Produktion gehen können“, so Gary Pratt, Vice-President, Pratt & Miller.
In der Praxis erstellen die Konstrukteure ein Tonmodell eines Karosserieteils, z. B. eines Armaturenbretts. Das Modell wird dann mit der PolyWorks-Software in Verbindung mit einem FARO Platinum Arm gescannt, der mit einer FARO Laser Line Probe ausgestattet ist, die in der Lage ist, Dimensionsdaten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 19.200 Punkten pro Sekunde zu erfassen.
Der dimensionale Scan des Tonmodells wird mit dem IMAlign-Modul der Software erstellt. Sobald die Daten erfasst sind, lädt Herr Sonnen sie auf seine Workstation herunter, wo er mit der Software PolyWorks|Modeler™ ein präzises Modell des Teils erstellt. Mit dieser Software können polygonale Modelle der Klasse A für drei- und fünfachsige Fräsarbeiten und aerodynamische Simulationen erstellt werden.
Eines der Merkmale der PolyWorks|Modeler-Software ist die voll funktionsfähige Ausrichtungs-Toolbox. „Ich verwende wieder das Modul IMAlign, um eine Best-Fit-Ausrichtung der verschiedenen Scanpfade zu erstellen. Dann exportiere ich die ausgerichteten Scanpfade in das IMMerge-Modul der Software, um ein polygonales Netz zu erstellen, das die Form des gescannten Teils grafisch definiert“, so Sonnen.
An diesem Punkt durchläuft er einen iterativen Prozess, bei dem er Modelle kombiniert. Das kombinierte Modell wird dann in das IMEdit-Modul importiert, um unvollkommen digitalisierte Geometrien mit flachen und krümmungsbasierten Lochfüllverfahren zu korrigieren. Von dort aus wird das Modell zur Erstellung eines Kurvennetzes und zur automatischen NURBS-Oberflächenanpassung weitergeleitet. Die Rapid Surfacing-Methode liefert optimierte und nutzbare NURBS-Oberflächen an die CAD-Software Unigraphics von Pratt & Miller.
PolyWorks-Software ist ein Schlüsselelement im Reverse-Engineering-Programm von Pratt and Miller
PolyWorks|Modeler ist ein umfassendes Softwareprogramm zur Erstellung von genauen und glatten Polygonmodellen und NURBS-Oberflächen aus hochdichten Punktwolkendaten.
Die Vorteile
Gerade in den Bereichen Polygonmodellierung und Rapid Surfacing reduziert die PolyWorks-Software laut Sonnen den Zeit- und Kostenaufwand für weniger automatisierte Methoden zur Erstellung von Analysemodellen erheblich.
Anhand des CAD-Modells können die Ingenieure von Pratt & Miller das virtuelle Bauteil einer Reihe von Leistungsbewertungen unterziehen, darunter fortschrittliche CFD-Tools zur Analyse der aerodynamischen Auswirkungen und der Strömungsfeldstrukturen von Fahrzeugen sowie das firmeneigene ADAMS-Modell (Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems) für virtuelle Streckensimulationen. Auf der Grundlage der Bewertungen kann das Teiledesign schrittweise verbessert werden, bevor die Produktionswerkzeuge hergestellt werden, was zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen und einer drastischen Verbesserung der Fahrzeugleistung führt.
Es scheint zu funktionieren. Das Corvette Racing Team hat mehrere Meisterschaften in der American Le Mans Series und beeindruckende Platzierungen bei den 24 Stunden von Daytona und den 24 Stunden von Le Mans erzielt. In diesem Prozess hat Pratt & Miller einen technischen Ansatz für das Leistungsdesign entwickelt, der für Erstausrüster in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie in der Schiffsindustrie breite Anwendung findet.
