Dostrajanie części samochodowych w celu zwiększenia wydajności
Firma Pratt & Miller wykorzystuje rozwiązania PolyWorks® do projektowania części, znacznie skracając czas i obniżając koszty.
Firma Pratt & Miller Engineering została założona w 1989 roku przez Gary’ego Pratta i Jima Millera. Ich celem było stworzenie światowej klasy przedsiębiorstwa inżynierskiego, które realizowałoby programy dla przemysłu motoryzacyjnego, od koncepcji do wykonania. Firma Pratt & Miller stała się uznanym liderem w branży, dostarczając klientom z branży motoryzacyjnej i nie tylko najnowocześniejsze rozwiązania inżynieryjne i produkcyjne.
Zdolność firmy Pratt & Miller do efektywnego zarządzania programami wyścigowymi jest widoczna w wynikach zespołów Corvette i Cadillac CTS-V, jak również w różnych projektach motoryzacyjnych klientów. Programy te zdobyły wiele tytułów mistrzowskich, jak również w 24-godzinnym wyścigu Le Mans oraz ogólne zwycięstwo w Rolex 24 at Daytona. W sierpniu 2007 roku firma Pratt & Miller podpisała umowę sponsorską z InnovMetric Software na wykorzystanie pakietu oprogramowania PolyWorks do inżynierii odwrotnej komponentów samochodowych w oprogramowaniu CAD.
Wyzwanie
W Pratt & Miller Engineering w New Hudson w Michigan, wykorzystanie danych z chmur punktów w aplikacjach inżynierii odwrotnej pomogło szybko i skutecznie zrealizować nowe pomysły w projektowaniu samochodów.
Od momentu powstania w 1989 roku, Pratt & Miller Engineering rozwinęła pełen zakres zaawansowanych usług związanych z projektowaniem, inżynierią, produkcją i zarządzaniem programami wyścigowymi w branży motoryzacyjnej. Firma oferuje kompleksowe badania kinematyki pojazdu i zgodności z przepisami, analizę jazdy na siedmiu stanowiskach, opracowanie tunelu aerodynamicznego w pełnej i ułamkowej skali oraz badania dynamiki i oceny pojazdu.
Kluczowe znaczenie dla ogólnej skuteczności i dokładności programów testowych i ewaluacyjnych firmy ma wykorzystanie modeli generowanych komputerowo w celu zapewnienia wglądu inżynieryjnego w koncepcje projektowe. Aby stworzyć te modele, konieczne jest zdigitalizowanie niektórych kształtów, przede wszystkim zakrzywionych części karoserii, i wykorzystanie tych danych wymiarowych do stworzenia modeli CAD. W przeszłości technicy Pratt & Miller budowali model z wykorzystaniem poszczególnych punktów danych i tworzyli krzywe ręcznie na podstawie tych danych.
„Był to niezwykle czasochłonny proces i nie zapewniał nam niezbędnej precyzji i dokładności” — mówi Blair Sonnen, inżynier Pratt & Miller. Gdybyśmy musieli przeprojektować część, aby zwiększyć jej wydajność, musielibyśmy w ten sam sposób zbudować inny model. By skrócić czas poświęcony na ten proces i zwiększyć dokładność, czasami zatrudnialiśmy zewnętrzną firmę, która zbierała dane wymiarowe za pomocą skanowania lub tworzyła zakrzywione powierzchnie z zebranych przez nas dyskretnych danych dotyczących punktów, ale nie był to opłacalny sposób tworzenia modeli”.
Rozwiązanie
Ostatnio firma rozszerzyła swoje możliwości inżynierskie o oprogramowanie metrologiczne PolyWorks 3D firmy InnovMetric Software Inc, które automatyzuje i usprawnia wiele działań związanych z gromadzeniem i porównywaniem danych wymiarowych z założeniami projektowymi. W firmie Pratt & Miller oprogramowanie PolyWorks jest wykorzystywane do poprawy wydajności programu inżynierii odwrotnej firmy dla mistrzowskiego zespołu Corvette Racing Team GT-1, prowadzonego we współpracy z General Motors.
„Oprogramowanie PolyWorks to kluczowy element naszego programu inżynierii odwrotnej; pozwala nam szybko digitalizować modele i wprowadzić projekt do programów analitycznych znacznie szybciej niż w przeszłości. Dzięki temu możemy szybciej ocenić projekt, natychmiast wprowadzić niezbędne zmiany projektowe i szybciej przejść do produkcji” — mówi Gary Pratt, wiceprezes Pratt & Miller.
W praktyce inżynierowie projektanci tworzą gliniany model części nadwozia samochodu, np. maskownice. Model skanuje się następnie przy użyciu oprogramowania PolyWorks w połączeniu z ramieniem FARO Platinum Arm wyposażonym w laserową sondę liniową FARO, która może zbierać dane wymiarowe z szybkością do 19 200 punktów na sekundę.
Skan wymiarowy modelu glinianego wykonuje się przy użyciu modułu IMAlign programu. Po zebraniu danych Sonnen pobiera je do swojej stacji roboczej, na której używa oprogramowania PolyWorks|Modeler™ do stworzenia precyzyjnego modelu części. Oprogramowanie pozwala na tworzenie modeli wielokątnych klasy A dla operacji frezowania w trzech i pięciu osiach oraz symulacji aerodynamicznych.
Jedną z cech oprogramowania PolyWorks|Modeler jest w pełni funkcjonalny zestaw narzędzi do wyrównań. „Ponownie użyję modułu IMAlign, by stworzyć najlepiej dopasowane wyrównanie wielu ścieżek skanowania. Następnie wyeksportuję wyrównane ścieżki skanowania do modułu IMMerge, by utworzyć siatkę wielokątów, która graficznie określa kształt skanowanej części” — mówi Sonnen.
W tym momencie przechodzi proces iteracyjny, łącząc modele. Połączony model jest importowany do modułu IMEdit w celu skorygowania niedoskonałej zdigitalizowanej geometrii przy użyciu procedur wypełniania otworów opartych na płaskiej i krzywej. Następnie model przechodzi do tworzenia sieci krzywych i automatycznego dopasowania powierzchni NURBS. Metodologia szybkiej obróbki powierzchni przekazuje zoptymalizowane i użyteczne powierzchnie NURBS do oprogramowania Unigraphics CAD firmy Pratt & Miller.
Oprogramowanie PolyWorks jest kluczowym elementem programu inżynierii odwrotnej firmy Pratt & Miller.
PolyWorks|Modeler to wszechstronny program do tworzenia dokładnych i gładkich modeli wielokątnych i powierzchni NURBS w oparciu o chmurę danych punktów o dużej gęstości.
Korzyści
Według Sonnena to właśnie w obszarach modelowania wielokątów i szybkiej obróbki powierzchni oprogramowanie PolyWorks znacząco zmniejsza czas i koszt mniej zautomatyzowanych metod tworzenia modeli do analizy.
Korzystając z modelu CAD, inżynierowie Pratt & Miller mogą poddać wirtualną część kompleksowym ocenom wydajności, w tym przy użyciu zaawansowanych narzędzi CFD do analizy oddziaływania aerodynamicznego i struktur pola przepływu pojazdów, jak również autorskiego modelu ADAMS (Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems) do symulacji wirtualnych torów. Na podstawie ocen projekt części można ulepszać przyrostowo przed wyprodukowaniem narzędzi produkcyjnych, co prowadzi do znacznych oszczędności czasu i kosztów oraz poprawy osiągów pojazdu.
Wydaje się, że to działa. Zespół Corvette Racing Team zdobył kolejne mistrzostwa w American Le Mans Series oraz imponujące finisze w Rolex 24 Hours at Daytona i 24 Hours of Le Mans. W procesie tym Pratt & Miller stworzyła inżynierskie podejście do projektowania wydajności, mające szerokie zastosowanie dla producentów oryginalnego wyposażenia w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i morskim.
