Vyšší výkon díky jemnému doladění automobilových dílů
Společnost Pratt & Miller používá řešení PolyWorks® k přepracování dílů, což jí výrazně snižuje čas a náklady.
Společnost Pratt & Miller Engineering byla založena v roce 1989 Garym Prattem a Jimem Millerem. Cílem zakladatelů bylo vytvořit inženýrskou společnost světové třídy, která by dokázala realizovat programy automobilového průmyslu od prvotního návrhu až po finální výsledek. Od té doby se společnost Pratt & Miller stala uznávaným lídrem ve svém oboru a nyní poskytuje zákazníkům z oblasti automobilového průmyslu i jiných odvětví špičková inženýrská řešení včetně řešení pro malosériovou výrobu.
O schopnosti společnosti Pratt & Miller efektivně řídit závodní programy svědčí výkony jejích týmů Corvette a Cadillac CTS-V i různé programy, které nabízí upravovaná vozidla pro různé zákazníky. Tyto programy pomohly uspět ve vícerých šampionátech a také vedly k pětinásobnému vítězství ve své třídě ve 24hodinovém závodu v Le Mans a celkovému vítězství v závodu Rolex 24 v Daytoně. V srpnu 2007 podepsala společnost Pratt & Miller sponzorskou smlouvu se společností InnovMetric Software na používání softwarové sady PolyWorks pro reverzní inženýrství automobilových komponent do CAD softwaru.
Výzva
Společnosti Pratt & Miller Engineering, která sídlí v michiganském New Hudsonu, pomohlo využívání dat z mračen bodů u aplikací reverzního inženýrství převést nové nápady ohledně automobilového designu z konceptu do reality – rychle a efektivně.
Od svého založení v roce 1989 vyvinula společnost Pratt & Miller Engineering celou řadu sofistikovaných služeb pro automobilový design, inženýrství, výrobu a řízení závodních programů. Pratt & Miller nabízí kompletní testování kinematiky a shody vozidla, analýzu jízdních vlastností na sedmipozičním testovacím zařízení, vývoj v plném a dílčím rozsahu v aerodynamickém tunelu a testování dynamiky vozidla a jeho hodnocení.
Pro celkovou efektivitu a přesnost testovacích a hodnotících programů společnosti je klíčové použití počítačově generovaných modelů. Ty poskytují technický náhled na designové návrhy. Aby bylo možné vytvořit tyto modely, je nutné digitalizovat některé tvary (především zakřivené díly konstrukce) a tyto rozměrové informace využít pro vytvoření CAD modelů. V minulosti byli technici společnosti Pratt & Miller zvyklí sestavovat model pomocí samostatných datových bodů a ručně z těchto dat vytvářeli křivky.
„Byl to proces extrémně náročný na čas“ , uvedl Blair Sonnen, inženýr společnosti Pratt & Miller, Ingenieur, „a přesto nám nepřinesl preciznost a přesnost, kterou jsme potřebovali. Pokud bychom potřebovali přepracovat některý z dílů, abychom zlepšili jeho výkon, museli bychom stejným způsobem sestavit další model. Abychom celý proces zkrátili a zlepšili přesnost, někdy jsme si museli najmout externí společnost, aby přišla a shromáždila rozměrová data pomocí skenování nebo vytvořila zakřivené povrchy z dat diskrétních bodů, která jsme shromáždili. To ale nebyl ekonomicky efektivní způsob vytváření modelů.“
Řešení
Společnost Pratt & Miller nedávno rozšířila své rozsáhlé inženýrské možnosti osvojením si 3D metrologického softwaru PolyWorks od InnovMetric Software Inc. – plnohodnotného metrologického softwaru, který automatizuje a zjednodušuje početné operace související se shromažďováním a porovnáváním rozměrových dat s designovým záměrem. Společnost Pratt & Miller využívá software PolyWorks ke zlepšení efektivity podnikového programu reverzního inženýrství pro závodní tým šampiona GT-1 automobilky Corvette, který je realizován ve spolupráci s General Motors.
„Software PolyWorks je klíčovým dílkem puzzle našeho programu reverzního inženýrství. Umožňuje nám rychlou digitalizací modelů a mnohem rychlejší přenesení designu do našich analytických programů než v minulosti. To nám umožňuje vyhodnotit design rychleji, abychom mohli okamžitě zavést potřebné designové změny a svižněji tak přejít k výrobě,“ vysvětlil Gary Pratt, viceprezident společnosti Pratt & Miller.
V praxi designoví inženýři vytvoří hliněný model části karoserie, například přední nárazník. Model je poté naskenován pomocí softwaru PolyWorks a ramena FARO Platinum, které je vybaveno laserovým skenerem FARO schopným sbírat rozměrová data rychlostí až 19 200 bodů za sekundu.
Rozměrový sken hliněného modelu se provádí pomocí modulu IMAlign. Jakmile jsou data shromážděna, pan Sonnen je stáhne na svou pracovní stanici, kde s pomocí softwaru PolyWorks|Modeler™ vytvoří přesný model dílu. Tento software umí vytvářet polygonální modely třídy A pro tříosé a pětiosé frézovací operace a aerodynamickou simulaci.
Jednou z funkcí softwaru PolyWorks|Modeler je plně vybavená sada nástrojů pro zarovnání. „Znovu použiji modul IMAlign, abych vytvořil nejvhodnější zarovnání vícero stop skenování. Poté exportuji zarovnané stopy skenu do softwarového modulu IMMerge a vytvořím polygonální síť, která graficky definuje tvar naskenovaného dílu,“ řekl pan Sonnen.
Následuje iterační proces, kdy se modely kombinují. Kombinovaný model je poté importován do modulu IMEdit, aby se opravila nedokonale digitalizovaná geometrie pomocí postupů vyplňování otvorů založených na ploše a zakřivení. Odtud model přechází k vytváření sítě křivek a automatickému napasování povrchu NURBS. Výsledkem metodiky rychlého modelování povrchu jsou optimalizované povrchy NURBS použitelné pro Unigraphics, CAD software společnosti Pratt & Miller.
Software PolyWorks je klíčovým dílkem puzzle programu reverzního inženýrství společnosti Pratt & Miller.
PolyWorks|Modeler je komplexní softwarový program, který slouží k vytváření přesných a hladkých polygonálních modelů a povrchů NURBS z dat mračen bodů s vysokou hustotou.
Výhody
Podle pana Sonnena software společnosti PolyWorks právě v oblasti polygonálního modelování a rychlého vytváření povrchů výrazně snižuje čas a náklady méně automatizovaných metod vytváření modelů pro analýzu.
Díky CAD modelům mohou inženýři společnosti Pratt & Miller podrobit virtuální díl kompletnímu hodnocení výkonu, včetně pokročilých nástrojů CFD pro analýzu aerodynamického vlivu a struktury proudového pole vozidel, jakož i vlastnímu modelu automatizované dynamické analýzy mechanických systémů (ADAMS) pro simulace na virtuální dráze. Na základě hodnocení lze design dílu po krocích vylepšovat před samotnou výrobou výrobních nástrojů, což vede k významným úsporám času a nákladů a dramatickému zlepšení výkonu vozidla.
Zdá se, že to funguje. Závodní tým stáje Corvette získal několik po sobě jdoucích mistrovských titulů v American Le Mans Series a také výjimečně dobré umístění v závodu Rolex 24 Hours v Daytoně a ve 24hodinovém závodu v Le Mans. Společnost Pratt & Miller při tom vybudovala inženýrský přístup k výkonovému designu, který má široké uplatnění pro OEM výrobce v automobilovém, leteckém a námořním průmyslu.
