Messa a punto dei componenti automobilistici per aumentare le prestazioni
Pratt & Miller utilizza le soluzioni PolyWorks® per riprogettare i componenti, riducendo significativamente tempi e costi.
Pratt & Miller Engineering è stata fondata nel 1989 da Gary Pratt e Jim Miller. Il loro scopo era creare un'impresa di ingegneria di livello mondiale che potesse portare i programmi automobilistici dalla teoria alla pratica. Da allora, Pratt & Miller è diventata un leader rispettato del settore, che fornisce ai clienti del settore automobilistico e non automobilistico soluzioni ingegneristiche all'avanguardia e di produzione a basso volume.
La capacità di Pratt & Miller di gestire efficacemente i programmi di gara è dimostrata dalle prestazioni dei suoi team Corvette e Cadillac CTS-V, nonché dai vari programmi per le auto dei clienti. Questi programmi hanno vinto più campionati, oltre a cinque vittorie di categoria alla 24 ore di Le Mans e una vittoria assoluta nella Rolex 24 di Daytona. Nell'agosto 2007, Pratt & Miller ha firmato un accordo di sponsorizzazione con InnovMetric Software per l'uso della suite di programmi PolyWorks per il reverse engineering dei componenti automobilistici nel software CAD.
La sfida
Alla Pratt & Miller Engineering di New Hudson, Michigan, l'uso dei dati delle nuvole di punti nelle applicazioni di reverse engineering ha contribuito a portare nuove idee nella progettazione automobilistica dalla teoria alla pratica, in modo rapido ed efficace.
Dalla sua fondazione nel 1989, Pratt & Miller Engineering ha sviluppato una gamma completa di sofisticati servizi di progettazione automobilistica, ingegneria, fabbricazione e gestione dei programmi di gara. L'azienda offre una cinematica completa dei veicoli e test di conformità, prove con banco "seven-post", sviluppo in galleria del vento in scala completa e frazionaria, e test di dinamica e valutazione dei veicoli.
Fondamentale per l'efficienza e l'accuratezza complessiva dei programmi di test e valutazione dell'azienda è l'uso di modelli generati dal computer per fornire una visione ingegneristica dei concetti di progettazione. Per creare questi modelli, è necessario digitalizzare determinate forme, principalmente parti del corpo curve, e utilizzare queste informazioni dimensionali per creare modelli CAD. In passato, i tecnici della Pratt & Miller costruivano un modello utilizzando singoli punti di dati e creavano manualmente le curve a partire da questi dati.
"Era un processo estremamente dispendioso in termini di tempo", spiega Blair Sonnen, ingegnere presso Pratt & Miller, "e non ci forniva la precisione e l'accuratezza di cui avevamo bisogno". Se dovevamo riprogettare un pezzo per migliorarne le prestazioni, dovevamo costruire un altro modello nello stesso modo. Per ridurre il tempo impiegato in questo processo e migliorare la precisione, a volte incaricavamo un'azienda esterna di venire a raccogliere dati dimensionali utilizzando il processo di scansione, o di creare superfici curve a partire dai dati dei punti discreti che raccoglievamo, ma non era un modo economico per creare modelli".
La soluzione
Recentemente, l'azienda ha ampliato le sue ampie capacità ingegneristiche con l'introduzione del software di metrologia 3D PolyWorks di InnovMetric Software Inc., un programma completo in grado di automatizzare e semplificare molte delle operazioni connesse con l'acquisizione e l'analisi comparativa dei dati dimensionali a scopo progettuale. Alla Pratt & Miller, il software PolyWorks viene utilizzato per migliorare l'efficienza del programma di reverse engineering dell'azienda per il suo campione GT-1 Corvette Racing Team, gestito in collaborazione con General Motors.
"Il software PolyWorks è un pezzo chiave del nostro programma di reverse-engineering: ci permette di digitalizzare rapidamente i modelli e di inserire il progetto nei nostri programmi di analisi molto più velocemente che in passato. Questo ci permette di valutare il progetto più rapidamente, in modo tale da poter incorporare immediatamente le modifiche di progetto necessarie ed entrare in produzione più rapidamente", Gary Pratt, Vicepresidente di Pratt & Miller.
In pratica, i progettisti creano un modello in argilla di una parte di carrozzeria, come ad esempio un fascione. Il modello viene quindi scansionato usando il software PolyWorks in combinazione con un braccio FARO Platinum attrezzato con un dispositivo di tastatura FARO Laser Line, che è in grado di raccogliere dati dimensionali ad una velocità fino a 19.200 punti al secondo.
La scansione dimensionale del modello in argilla viene effettuata utilizzando il modulo IMAlign del software. Una volta raccolti i dati, Sonnen li scarica sulla sua postazione di lavoro personale dove utilizza il software PolyWorks|Modeler™ per creare un modello preciso del pezzo. Questo software è in grado di creare modelli poligonali di classe A per operazioni di fresatura a tre e cinque assi e per la simulazione aerodinamica.
Una delle caratteristiche del software PolyWorks|Modeler è il suo completo pacchetto di strumenti di allineamento. "Userò di nuovo il modulo IMAlign per creare un allineamento best-fit dei percorsi di scansione multipli. Dopodiché, esporterò i percorsi di scansione allineati nel modulo IMMerge del software per creare una mesh poligonale che definisca graficamente la forma del pezzo scansionato", spiega Sonnen.
A questo punto, eseguirà un processo iterativo combinando i modelli. Il modello combinato viene quindi importato nel modulo IMEdit per correggere la geometria digitalizzata in modo imperfetto utilizzando procedure di riempimento dei buchi e basate sulla curvatura. Da questo punto in poi, il modello passa alla creazione di una rete di curve e all'adeguamento automatico delle superfici NURBS. La metodologia di creazione rapida delle superfici fornisce una superficie NURBS ottimizzata e utilizzabile nel software CAD Unigraphics di Pratt & Miller.
Il software PolyWorks è un pezzo chiave del programma di reverse-engineering di Pratt e Miller
PolyWorks|Modeler è un programma software completo per la creazione di modelli poligonali accurati e uniformi e superfici NURBS a partire da dati di nuvole di punti ad alta densità.
Vantaggi
È nella modellazione poligonale e nella creazione rapida di superfici che il software PolyWorks riduce notevolmente i tempi e i costi dei metodi meno automatizzati per la creazione di modelli per l'analisi, testimonia Sonnen.
Utilizzando il modello CAD, gli ingegneri della Pratt & Miller possono sottoporre il pezzo virtuale a una serie completa di valutazioni delle prestazioni, compresi strumenti avanzati di CFD per analizzare l'impatto aerodinamico e le strutture del campo di flusso dei veicoli, nonché il modello proprietario ADAMS (Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems) dell'azienda per le simulazioni di tracce virtuali. Sulla base delle valutazioni, la progettazione dei pezzi può essere migliorata in modo incrementale prima del tooling di produzione, con un notevole risparmio di tempo e di costi e un netto miglioramento delle prestazioni del veicolo.
Sembra funzionare. Il Corvette Racing Team ha conquistato campionati consecutivi nell'American Le Mans Series e impressionanti piazzamenti alla Rolex 24 Hours di Daytona e alla 24 ore di Le Mans. In questo processo, Pratt & Miller ha creato un approccio ingegneristico alla progettazione delle prestazioni che trova numerose applicazioni per i produttori di apparecchiature originali nei settori automobilistico, aerospaziale e navale.
