Inom bilsporten hänger framgång till stor del på förarens skicklighet. Men även utvecklingsingenjörernas arbete med att ta fram ny innovativ teknik och design har stor betydelse för att skapa allt snabbare och mer konkurrenskraftiga bilar med förutsättningar att vara bäst. Det är här som CUPRA har sin styrka, hävdar Jaume Tarroja, chef för Full Vehicle Design på CUPRA Racing. Han menar att det är tack vare PTCs CAD och PLM-lösningar har CUPRA kunnat optimera design- och tillverkningsprocesserna för sina fordonskomponenter, vilket är en av anledningarna till framgångarna inom racing.
FRÅN DIGITAL TILL FYSISK VERKLIGHET
Det krävs otaliga timmars hårt arbete och engagemang för att konstruera en konkurrenskraftig racingbil. En del av det arbetet handlar om att konstruera fordonskomponenter.
Här fick CUPRA ett genombrott 1998 när företaget började arbeta med PTCs CAD-mjukvara, som på den tiden hette Pro/ENGINEER (ProE). Innan programmet implementerades fanns det vissa bilkomponenter som utvecklingsteamet inte kunde designa eftersom de var så komplexa. ProE gav dem de funktioner som behövdes för att utveckla komponenterna mycket snabbare, samt testa deras prestanda.
– Det var banbrytande när vi började använda den parametriska programvaran från PTC. Det förändrade vårt arbetssätt helt och hållet. Vi ökade effektiviteten och det blev lättare att göra ändringar i konstruktionen. Vi kunde också avsevärt minska utvecklingstiden och ledtiderna för fordonskomponenterna, samtidigt som kvaliteten förbättrades, förklarar Jaume Tarroja.
EXPONENTIELL UTVECKLING MED PTC CREO
I början använde företaget bara basfunktionerna som ingick i programmet. Men i takt med att kraven skärptes utökades antalet moduler för att snabba upp och förenkla konstruktionsarbetet.
– Vi brukade designa komponenterna i 2D och sedan skicka dem vidare för tillverkning – vilket oundvikligen ledde till fel. Nu kan vi titta på bilen i 3D med alla komponenter monterade. Vi kan se hela bilen på datorskärmen och göra modifieringar utan att ändra bilens design och dessutom i en helt och hållet stabil miljö. Det här har inneburit ett stort kliv framåt för oss, fortsätter Tarroja.
FYRA AVGÖRANDE OMRÅDEN
Även om CUPRA-teamet använder sig av Creo-programvarans samtliga delar är det fyra områden som är särskilt intressanta:
• Top-down-design. Med hjälp av top-down-design kan ingenjörerna definiera fordonens allmänna uppbyggnad med hjälp av modellering. De kan designa och montera komponenterna och även förändra modellen så att ändringarna implementeras automatiskt på samtliga komponenter. Eftersom modellen har en kinematisk funktion kan ingenjörerna snabbt simulera fordonets verkliga rörelse och avgöra hur komponenterna påverkar varandra. För CUPRA är det här steget mycket viktigt eftersom det avsevärt minskar antalet fel och spar in timtals av repetitivt konstruktionsarbete.
• Komponentsimulering. Med det här alternativet kan man simulera påfrestningen på komponenterna i en verklig situation. Det ger en mycket exakt förståelse för om konstruktionen fungerar samt eventuella svaga punkter.
• Plåt. Programvaran effektiviserar framtagningen av metallkomponenter. Ända från början har den här delen i programmet hjälpt företaget att ta fram bildelar som väger mindre, har högre prestanda, ger bättre resultat och ekonomiska besparingar.
• Rör och kablar. I den här modulen går det att simulera layouten för elkablage och kylsystem.
Allmänt ska sägas att simuleringen innebar ett stort steg framåt för CUPRA. Tidigare togs en prototyp fram till leverantören som sedan tillverkade en kopia av den. Nu, tack vare PTC, kan allt detta simuleras i datorn, inklusive kablaget och rördragningarna, så att allt fungerar som det ska redan vid första tillverkningsförsöket.
Också funktionen för parameteryta och frihandsmodellering är värd att nämna, som i CUPRAs fall används vid komponentdesignen. Med den kan linjer och former på delarna utformas fritt. Här används en funktion som gör att komponenterna kan designas fram i mer detalj utan att ändra på den befintliga formen.
INFÖRANDE AV AI OCH GENERATIV DESIGN
För att öka sin konkurrenskraft ytterligare planerar CUPRA nu att vässa funktionsarsenalen med ytterligare PTC Creo-lösningar. De nya modulerna som ska implementeras innefattar AI-styrd generativ design, optimerad design för additiv tillverkning och beteendemodellering.
– Creo har, tycker vi, en oöverträffad stabilitet och precision vid konstruktionen av mekaniska komponenter, kommenterar Tarroja.
Som ett komplement har CUPRA också stöd av PTCs PLM-svit Windchill. Allmänt beskrivet är detta en produktdata-ryggrad som gör att data och processer kan integreras på ett kostnadseffektivt sätt under hela komponentens livscykel, från idéstadiet, konstruktion och tillverkning, till slutstadiet med underhåll av produkten.
CUPRA införde Windchill 2014, vilket innebar ett stort steg framåt för produktdata-hanteringen. Med Windchill går det att göra ändringar av en komponent eller ett helt fordon för att sedan med några klick se till att hela teamet direkt uppdateras till den senaste versionen. Det minskar antalet fel och sparar tid.
OPTIMERING AV KOMPONENTDESIGN OCH TILLVERKNINGSPROCESSER
CUPRA/SEAT har använt PTCs lösningar i mer än tjugo års tid och är mycket nöjda med resultatet.
– Inom tävlingsvärlden måste även en bil som du tog fram så sent som förra året förbättras. Det finns ett behov av att ständigt förbättra konstruktion och design för att minska tillverkningskostnaderna, säger Tarroja.
Han menar vidare att PTC-lösningarna har spelat en viktig roll för dessa processer.
– Vi har märkt att de här verktygen har utvecklats i takt med branschen, vilket har ökat våra möjligheter till förbättringar, tillägger han.
Det här har gett CUPRA ytterligare fördelar. Till exempel har det ökat effektiviteten vid konstruktionen av delar.
– Eftersom vi kan skapa komponenten på datorn i 3D och utföra alla tester digitalt i simuleringslösningarna, innan vi tillverkar delen, så kan vi minska antalet konstruktionsfel. Därmed fungerar delen perfekt redan vid första försöket efter tillverkningen. På så sätt är det möjligt att minska tiden det tar att få ut ett nytt fordon på marknaden med mer än 20 procent, säger Tarroja.
De har även kunnat minska komponenternas vikt och optimera konstruktionsprocessen. Komponenternas vikt kan faktiskt normalt sett optimeras cirka 10 procent utan att deras mekaniska egenskaper försämras. Det här går till stor del att åstadkomma med hjälp av finita elementmoduler och digital simulering och analys. Tack vare den kapabla hanteringen av plåt i Creo ger det här en total kostnadsminskning på cirka 15 procent för komponenterna.
KORTARE DESIGN- OCH TILLVERKNINGSTID
Sist men inte minst har konstruktions- och tillverkningstiden också kunnat minskas.
Ett tydligt exempel är utvecklingen av stubbaxeln, en komplex del som ansluter alla delar till framaxeln. CUPRA-teamets arbete med PTC-verktygen, menar Tarroja, har ökat effektiviteten i arbetet och lett till stora förbättringar av komponenterna – deras vikt har kunnat minskas samtidigt som deras mekaniska egenskaper har kunnat bibehållas. Det hade varit omöjligt utan Creo-programvaran.
– Även om utvecklingstiden för en komponent beror på delens komplexitet och storlek kan vi med PTC Creo ha komponenten färdig för tillverkning inom två veckor, avslutar han.
