CUPRA optimaliseert ontwerp en productie voertuigonderdelen met PTC Creo

Door: Redactie - 16 februari 2022 |

Autoconstructeur CUPRA vertrouwt op de CAD- en PLM-software van PTC om het ontwerp- en fabricageproces van zijn voertuigonderdelen te optimaliseren. Daardoor kan het bedrijf uitzonderlijke sportieve prestaties neerzetten en racegeschiedenis schrijven.

Van concept naar realiteit

Om een auto competitief te maken op het circuit kost veel tijd en toewijding. Een groot deel van dat werk heeft te maken met het ontwerp en de creatie van de voertuigonderdelen.

Deze taak bereikte bij CUPRA een keerpunt in 1988, toen het bedrijf begon te werken met de parametrische modelleersoftware van PTC. Voorheen was het ontwerp van sommige onderdelen erg gecompliceerd. Dankzij de software van PTC evolueerde de ontwikkeling van deze componenten veel sneller en konden de prestaties ervan sneller worden getest.

“De modelleersoftware van PTC heeft ons ontwerpproces radicaal veranderd,” zegt Jaume Tarroja, hoofd van het voertuig ontwerpteam van CUPRA Racing. “Wij zijn efficiënter geworden en veranderingen zijn gemakkelijker door te voeren. De ontwikkelings- en productietijden van de onderdelen zijn ook aanzienlijk verkort en de software heeft ook de kwaliteit ervan sterk verbeterd.”

Een sprong voorwaarts met PTC Creo

Aanvankelijk werden alleen de standaardfuncties van het programma gebruikt. Naarmate nieuwe behoeften ontstonden, werden andere modules toegevoegd om het ontwerpproces makkelijker en sneller te maken. “Vroeger ontwierpen we de onderdelen in 2D en stuurden we die 2D-modellen naar de productieteams, met alle fouten van dien. Nu kunnen we de auto in 3D zien met alle onderdelen gemonteerd. Wij kunnen wijzigingen aan de auto aanbrengen zonder het ontwerp ervan te veranderen in een volledig stabiele werkomgeving. Dit is een grote stap voorwaarts voor ons,” verklaart Jaume Tarroja.

CUPRA is van plan nieuwe functionaliteit van de Creo-software te gebruiken om de prestaties te verbeteren. Nieuwe modules die zullen worden geïmplementeerd zijn onder meer AI-gestuurd generatief design, geoptimaliseerd ontwerpen voor 3D printen en gedragsmodellering. “In de wereld van mechanische componenten biedt Creo ons een ongeëvenaard niveau van stabiliteit en nauwkeurigheid,” voegt Jaume Tarroja toe.

Aanvullend op Creo heeft CUPRA PLM Windchill-software geïmplementeerd. Dit informatiebeheersysteem maakt een efficiënte integratie van gegevens en processen mogelijk gedurende de gehele levenscyclus van onderdelen, vanaf het eerste idee, het ontwerp en de fabricage tot het onderhoud van het product.

De invoering van Windchill PLM in 2014 heeft CUPRA flink geholpen bij het productbeheer, waardoor het risico op fouten en het daarmee gepaard gaande tijdverlies behoorlijk is verminderd. Met Windchill is het team onmiddellijk op de hoogte van wijzigingen aan een onderdeel of het voertuig. Dit betekent dat zij met één druk op de knop toegang hebben tot de laatste ontwerpversie.

Twee decennia optimalisatie van ontwerp en fabricage van onderdelen

Na meer dan twintig jaar ervaring met de oplossingen van PTC is CUPRA erg tevreden over de resultaten. “In de autosport moet je je voertuigen voortdurend verbeteren om de productiekosten te drukken,” aldus Jaume Tarroja. “De PTC-oplossingen hebben daarbij een belangrijke rol gespeeld. Doordat PTC is er steeds in geslaagd is de ontwerptools te laten evolueren en tegemoet te komen aan onze behoeften hebben we steeds alle mogelijkheden gekregen om verbeteringen door te voeren”, benadrukt hij.

Dit heeft CUPRA in staat gesteld zijn proces voor het ontwerpen van onderdelen efficiënter te maken. “We kunnen het onderdeel in 3D op de computer creëren en alle sterkteproeven uitvoeren voordat we het onderdeel fabriceren, waardoor we ontwerpproblemen kunnen beperken. Het gefabriceerde deel werkt meteen perfect. Op die manier kan de tijd die nodig is om een nieuw voertuig op de markt te brengen met meer dan 20% worden verkort,” legt Jaume Tarroja uit.

Parallel daaraan hebben wij het gewicht van de onderdelen kunnen verminderen en het ontwerpproces kunnen optimaliseren. In het algemeen is het mogelijk om 10% gewichtswinst te boeken zonder dat de mechanische eigenschappen veranderen. Dit wordt voor een groot deel bereikt door het gebruik van eindige-elementenmodules. In combinatie met de krachtige plaatwerkmogelijkheden van Creo, kan dit de kostprijs van componenten met ongeveer 15% doen dalen.

Tevens wordt de ontwerp- en fabricagetijd verkort. De ontwikkeling van de fusee is daar een goed voorbeeld van. Dit is een complex onderdeel dat alle elementen van de vooras met elkaar verbindt. Het CUPRA-team heeft het ontwerp ervan mede dankzij de tools van PTC kunnen verbeteren en het gewicht kunnen verminderen, terwijl de hoogefficiënte mechanische eigenschappen behouden bleven. In de woorden van Jaume Tarroja: “Hoewel de ontwikkelingstijd van een onderdeel afhangt van de complexiteit en het volume van het onderdeel, kunnen we met Creo in slechts twee weken een nieuw model aan de productieteams leveren.”

Vijf toepassingsgebieden van Creo-software die CUPRA gebruikt

Top-downontwerp. Top-down ontwerp levert een skeletmodel op waarmee ingenieurs de algemene structuur van voertuigen kunnen bepalen. Dit stelt ingenieurs in staat hun componenten te ontwerpen en samen te stellen in de wetenschap dat, indien een herontwerp of een wijziging in het skeletmodel optreedt, deze wijzigingen automatisch worden doorgevoerd in alle componenten. Omdat het skeletmodel een kinematisch mechanisme bevat, kunnen ingenieurs snel de werkelijke beweging van het voertuig simuleren om eventuele interferentie of botsingen tussen onderdelen te bepalen. Deze belangrijke stap voorkomt veel fouten en vermindert het aantal iteraties.
Simulatie van onderdelen met eindige-elementenmethode. Deze optie simuleert de spanning op onderdelen in een reële situatie. Het geeft een zeer nauwkeurig beeld van de juistheid van het ontwerp en de mogelijk zwakke punten.
Plaatwerk. De software stroomlijnt de ontwikkeling van plaatwerkonderdelen. Sinds de invoering ervan heeft CUPRA lichtere, beter presterende onderdelen kunnen produceren om zo betere resultaten te behalen en geld te besparen.
Bekabeling en bedrading. De software kan de lay-out van de elektrische bedrading en het koelsysteem simuleren. Voorheen werd een prototype gemaakt en geleverd aan de toeleverancier, die het vervolgens reproduceerde. Met de oplossing van PTC kan elk onderdeel nu nauwkeurig in Creo worden gemodelleerd, inclusief het bedradingssysteem en het leidingwerk. Dit betekent dat deze elementen, eenmaal vervaardigd, vanaf de eerste keer perfect in het geheel passen.
Parametrische oppervlaktemodellering en freestylefunctie voor het modelleren van complexe vormen. Met parametrische oppervlaktemodellering kunnen complexe oppervlakken worden gemodelleerd door afvlakking of sweepen op basis van parametrische krommen, terwijl met de freestylefunctie een complex niet-parametrisch oppervlak direct vanuit een primitieve functie kan worden gecreëerd en gewijzigd zonder direct op het oppervlak zelf in te werken, maar door de control mesh van het onderverdeelde model te manipuleren. Deze freestylefuncties kunnen ook op hun grenzen worden uitgelijnd met parametrische geometrie om hun afmetingen en randvoorwaarden nauwkeurig te regelen.

Over CUPRA

CUPRA werd in 2018 opgezet in Barcelona als een onconventioneel autobouwer, een challenger die ultra-high performance voertuigen aanbiedt met een innovatief design gericht op unieke ervaringen. In 2021 nam CUPRA deel aan 70 wedstrijden in het internationale TCR-kampioenschap. Tegelijkertijd bouwt het merk zijn elektrificatiestrategie uit via zijn deelname aan Extreme E en PURE ETCR. De lancering van de CUPRA e-Racer, ‘s werelds eerste 100% elektrische toerwagenracer, vormde de eerste test van de technologische expertise van het merk. Het doel is deze raceauto verder te ontwikkelen en meer kennis op te doen van elektromotoren met hoge prestaties, om die vervolgens in personenauto’s in te kunnen bouwen.

Over PTC

PTC helpt fabrikanten van over de hele wereld om duidelijk meetbare effecten te realiseren met softwareoplossingen die ondernemingen in staat stellen om product- en diensteninnovatie te versnellen, operationele efficiëntie te verbeteren en de productiviteit van hun werknemers te verhogen. Samen met een uitgebreid partnernetwerk biedt PTC haar klanten flexibiliteit voor het inzetten van technologie om digitale transformatie te stimuleren – ter plaatse, in de cloud, of via het pure SaaS-platform.