Des pièces automobiles perfectionnées pour une performance accrue
Pratt & Miller se sert des logiciels PolyWorks® pour modifier la conception de pièces, réduisant considérablement le temps et les coûts.
Pratt & Miller Engineering a été fondée en 1989 par Gary Pratt et Jim Miller. Leur objectif était de créer une entreprise d’ingénierie de classe mondiale qui dirigerait des programmes automobiles de A à Z, de la conception à la fabrication. Depuis, l'entreprise Pratt & Miller est devenue un chef de file respecté de l’industrie, offrant aux clients de l’industrie automobile ou d’autres industries des solutions d’ingénierie de pointe et de fabrication à faible volume.
La capacité de Pratt & Miller à gérer efficacement des programmes de voitures de course est démontrée par la performance de ses équipes Corvette et Cadillac CTS V, de même que par ses programmes de véhicules pour divers clients. Ces programmes ont remporté plusieurs championnats, en plus de victoires dans cinq catégories lors des 24 Heures du Mans et d’une victoire au classement général lors des 24 Heures Rolex de Daytona. En août 2007, Pratt & Miller a signé une entente de partenariat avec InnovMetric Logiciels quant à l’utilisation de la suite logicielle PolyWorks pour la rétro-ingénierie de composants de véhicules à l’aide d’un logiciel de CAO.
Le défi
Chez Pratt & Miller Engineering, à New Hudson au Michigan, l’utilisation des données de nuages de points en rétro-ingénierie a contribué à faire passer du concept à la réalité de nouvelles idées en matière de conception automobile, et ce, de manière rapide et efficace.
Depuis sa création en 1989, Pratt & Miller Engineering a mis sur pied une gamme complète de services sophistiqués de conception, d’ingénierie et de fabrication dans le secteur de l’automobile, ainsi que de services de gestion de programmes de voitures de course. L’entreprise offre des essais complets de conformité et de cinématique des véhicules, une analyse de conduite à sept stations, la mise au point par essais en soufflerie à échelle réduite et pleine grandeur, et des études d’évaluation et de comportement dynamique des véhicules.
L’utilisation de modèles conçus par ordinateur pour donner un aperçu technique des concepts contribue grandement à l’efficacité et à la justesse des programmes d’essai et d’évaluation de l’entreprise. Afin de créer ces modèles, il faut numériser certaines formes, principalement les pièces courbes de la carrosserie, et utiliser ces données dimensionnelles pour la CAO de modèles. Par le passé, les techniciens de Pratt & Miller construisaient un modèle à l’aide de points de données isolés et créaient des courbes à la main à partir de ces données.
« Ce processus grugeait énormément de temps et ne donnait pas les résultats précis et exacts dont nous avions besoin », a souligné Blair Sonnen, ingénieur chez Pratt & Miller. « Lorsque nous devions modifier la conception d’une pièce pour en améliorer la performance, nous devions fabriquer un autre modèle de la même manière. Afin de réduire la durée du processus et d’en améliorer l’exactitude, nous embauchions parfois une entreprise externe pour recueillir des données dimensionnelles à l’aide du processus de numérisation, ou pour créer des surfaces courbes à partir des données de points isolés que nous avions recueillies; cette méthode de création de modèles n’était toutefois pas très économique. »
La solution
Récemment, l’entreprise a renforcé ses capacités techniques grâce au logiciel de métrologie 3D PolyWorks d’InnovMetric Logiciels, un logiciel complet qui automatise et simplifie de nombreuses opérations liées à la collecte et à la comparaison de données dimensionnelles selon le plan de conception. Chez Pratt & Miller, le logiciel PolyWorks contribue à améliorer le rendement du programme de rétro-ingénierie de l’entreprise pour son équipe de course Corvette, championne de la catégorie GT1, qui est dirigée en collaboration avec General Motors.
« Le logiciel PolyWorks est un élément clé de notre programme de rétro-ingénierie; il nous permet de numériser des modèles et de les traiter dans nos programmes d’analyse beaucoup plus rapidement que par le passé. Cela nous permet d’évaluer plus rapidement la conception afin d’apporter sans délai des modifications, au besoin, et d’amorcer la production plus tôt », a déclaré Gary Pratt, vice-président chez Pratt & Miller.
En pratique, les ingénieurs concepteurs créent un modèle en argile d’une pièce de carrosserie automobile, comme un carénage. Le modèle est ensuite numérisé à l’aide du logiciel PolyWorks et du bras FARO Platinum équipé d’un capteur FARO Laser Line, capable de recueillir des données dimensionnelles à une vitesse maximale de 19 200 points par seconde.
Les dimensions du modèle en argile sont numérisées à l’aide du module IMAlign du logiciel. Une fois les données recueillies, M. Sonnen les télécharge sur son poste de travail personnel, où il crée une reproduction précise de la pièce à l’aide du logiciel PolyWorks|ModelerMC. Le logiciel PolyWorks|Modeler est un programme informatique complet pour la création de surfaces NURBS et de modèles polygonaux exacts et lisses à partir des données de nuages de points à haute densité. Il crée des modèles polygonaux de classe A pour des opérations d’usinage à 3 et à 5 axes et pour la simulation aérodynamique.
Le logiciel PolyWorks|Modeler est équipé d’une boîte à outils de recalage complète. « J’utilise à nouveau le module IMAlign pour obtenir un recalage best-fit des différents trajets de balayage. Puis, j’exporte les trajets de balayage recalés vers le module IMMerge pour créer un modèle polygonal qui illustre la forme de la pièce numérisée », a expliqué M. Sonnen.
À ce stade, il exécute un processus itératif de combinaison de modèles. Le modèle combiné est ensuite importé dans le module IMEdit pour corriger les imperfections de la géométrie numérisée à l’aide de procédures de remplissage de trous sur les surfaces planes et courbes. Puis, le modèle passe à l’étape de la création d’un réseau de courbes et de l’ajustement automatique des surfaces NURBS. La méthodologie de surfaçage rapide permet d’obtenir des surfaces NURBS optimisées et compatibles avec le logiciel de CAO Unigraphics de Pratt & Miller.
Le logiciel PolyWorks est un élément clé de notre programme de rétro-ingénierie.
Le logiciel PolyWorks|Modeler est un programme informatique complet pour la création de surfaces NURBS et de modèles polygonaux exacts et lisses à partir des données de nuages de points à haute densité.
Les avantages
Selon M. Sonnen, le logiciel PolyWorks réduit considérablement la durée et les coûts d’analyse quant à la modélisation polygonale et au surfaçage rapide, comparativement aux méthodes moins automatisées de création de modèles.
À l’aide du modèle CAO, les ingénieurs de Pratt & Miller peuvent soumettre la pièce virtuelle à un ensemble complet d’évaluations de performance, dont des outils de CFD de pointe pour l’analyse de la circulation de l’air et des répercussions sur l’aérodynamisme de véhicules, de même que le modèle d’analyse dynamique automatique des systèmes mécaniques (ADAMS) exclusif à l’entreprise
pour des simulations virtuelles sur piste. En fonction des évaluations, la conception de la pièce peut être améliorée progressivement avant de créer les outils de production, ce qui permet d’économiser beaucoup de temps et d’argent en plus d’améliorer grandement la performance du véhicule.
Cette méthode semble porter ses fruits. L’équipe de course Corvette a remporté des victoires consécutives au championnat American Le Mans Series, en plus de réaliser d’impressionnantes performances lors des 24 Heures Rolex de Daytona et des 24 Heures du Mans. Au fil du temps, Pratt & Miller a élaboré une approche technique de la conception axée sur la performance qui a de vastes applications pour les équipementiers des industries automobile, aérospatiale et navale.
