自動車部品を微調整して性能を高める
Pratt & Miller は部品の再設計にPolyWorks® ソフトウエアソリューションを使い、 時間と費用を大幅に削減へ
Pratt & Miller Engineeringは、Gary Pratt氏とJim Miller氏により1989年に設立されました。彼らの目的は、自動車をベースにしたプログラムに構想から製品化まで幅広く対応出来るワールドクラスのエンジニアリングカンパニーを作る事でした。そして、 Pratt & Millerは評価の高い業界リーダーとなり、自動車関連やまたそれ以外の顧客にも最先端エンジニアリングと少量生産ソリューションを提供するまでになりました。
Pratt & Millerのレースプログラムを効果的にマネジメントする能力は、その多様なカスタマーカープログラム同様、Corvette and Cadillac CTS-Vチームのパフォーマンス によっても証明されています。これらのプログラムは、ル・マン24時間レースでの5 class優勝やRolexがスポンサーのデイトナ24時間レースでの総合優勝だけでなく、多数のプログラムで優勝しています。2007年8月にPratt & Millerは、自動車部品をCADソフトに取り込むリバースエンジニアリング用にPolyWorksソフトウエアを使う事に対し、InnovMetric Softwareとスポンサーシップ契約を結びました。
課題
ミシガン州、ニューハドソンにあるPratt & Miller Engineeringにおいて、リバースエンジニアリングにおける点群データの活用は、構想から製品化までの自動車設計における新たなアイデアを早く効率的に得るのに役立っています。
1989年の設立以来、Pratt & Miller Engineeringは、あらゆる種類の最新式自動車設計、エンジニアリング、製作、またレースプログラムマネジメントサービスを開発してきました。そしてこの会社では、車の運動学及び弾性コンプライアンス検査、7-ポスト乗車解析、フルサイズとスケールサイズの風洞開発、そして車両力学評価テストまで全てを提供しています。
テストと評価プログラムの全体効率及び正確さに極めて重要なのが、エンジニアリングの洞察力を設計コンセプトにもたらすコンピュータ処理モデルの利用です。これらのモデルを作成する為、ある形状、第一に曲面状のボディパーツをデジタイズし、この寸法情報をCADモデル作成に使う必要があります。従来、Pratt & Miller の技術者は個々のデータ点を使ってモデルを構築し、そのデータから手動で曲線を作成していました。
「それは非常に時間のかかる工程で、それでいて、必要な精度が得られませんでした。性能を向上させる為にある部品を設計し直す必要があったとすると、同じ方法で別のモデルを組み立てる必要があります。この工程においてかかる時間を削減し精度を向上する為には、外部会社を雇って参加してもらい、スキャンプロセスを用いて寸法データを収集するか、または、自分たちで収集した個々のデータ点から曲面サーフェスを作成する事になりますが、どちらもモデル作成には費用効率の高い方法ではありません。」とPratt & MillerのエンジニアであるBlair Sonnen氏は話します。
解決策
最近Pratt & Miller は、寸法データの収集・設計意図との比較に関連する多くの工程を自動化し、効率化出来る、フル装備の計測ソフトウエアであるInnovMetric Software Inc.のPolyWorks® 3D計測ソフトウエアを追加することにより、その豊富なエンジニアリング能力を拡大させました。Pratt & Millerでは、 PolyWorksソフトウエアが使われている事により、General Motorsと共に運営しているGT-1チャンピオンのコルベットレーシングチームの為のリバースエンジニアリングプログラムの効率性が向上しています。
PolyWorksソフトウエアは私達のリバースエンジニアリングプログラムにおいて主要要素です；このソフトにより、素早くモデルをデジタイズ出来、従来よりずっと早く設計を解析プログラムに入れる事が出来ます。これにより、より早く設計を評価できるので、即座に必要な設計変更を組み込む事が出来、より早く生産に入る事が出来ます。とPratt & Millerの副社長である Gary Pratt氏は述べています。
実際には、まず設計エンジニアがダッシュボードの様な車体部品のクレイモデルを作成します。モデルはその後、最大で19,200点／秒の速度で点群データを収集する事が可能なFARO Laser Line probeを備えたFARO Platinum Armと連動したPolyWorksソフトウエアを用いてスキャンされます。
そしてそのクレイモデルの寸法スキャンが、ソフトウエアのIMAlignモジュールを使って取り込まれ、データが集まるとすぐに、Sonnen氏はそれを自分個人のワークステーションにダウンロードし、 PolyWorks|Modeler™ソフトウエアを使って部品の正確なモデルを作成するのです。
このソフトウエアは、3軸や5軸のフライス加工や空力シミュレーション向けのAクラスのポリゴンモデルを作ることが出来ます。
PolyWorks|Modeler™ソフトウエアの特長の1つとして、フル機能を備えた位置合わせツールボックスがあります。「多様なスキャンパスのベストフィット位置合わせをするのに、再びIMAlignモジュールを使います。その後、位置合わせしたスキャンパスをソフトウエアのIMMergeモジュールにエクスポートし、スキャンした部品の形状を定義するポリゴンメッシュを作成します。」とSonnen氏は説明します。
そして、反復プロセスを実施してモデルを一体化させていき、一体化されたモデルはその後、IMEditモジュールにインポートされ、平面及び曲率ベースの穴埋め機能を用い、不完全なデジタイズ形状を修正します。そこから、モデルは曲線ネットワーク作成と自動NURBSサーフェスのフィットへと進みます。ラピッドサーフェス生成により、最適化され使用可能なNURBSサーフェスが社内のUnigraphics CADソフトウエアに送られます。
PolyWorksソフトウエアは、私達のリバースエンジニアリングプログラムにおける主要要素です。
PolyWorks|Modeler™は、高密度の点群データから正確でなめらかなポリゴンモデルやNURBSサーフェスを作成する為の総合的なソフトウエアプログラムです。
メリット
Sonnen氏によれば、PolyWorksソフトウエアのポリゴンモデル生成とラピッドサーフェス生成の機能が、今まであまり自動化されていなかった解析用モデル作成方法の時間と費用を著しく削減しました。
PolyWorksによって作られたCADモデルを使用することで、 Pratt & Millerのエンジニアは ネットワーク上の部品に、特許となる仮想トラックシミュレーションのためのメカニカル自動ダイナミック解析(ADAMS)モデル同様、車両の空気力学的影響と流動場構造を解析する高度なCFDツールを含む性能評価を実施する事が出来ます。評価に基づき、生産用ツールが製造される前に部品設計は徐々に改良され、結果的に時間と費用の大幅な節約と車両性能の劇的な改善に繋がります。
そして、これらは功を奏しているようです。コルベットレーシングチームはアメリカのル・マンシリーズで連続して成功を納め、デイトナでのロレックス24時間レース及びル・マン24時間レースにおいて素晴らしい結果を残しました。そのプロセスで、Pratt & Millerは自動車、航空宇宙、海洋産業における製造会社への広い用途を持つ性能設計への工学的方法を開発したのです。
