05. října 2018 12:55

Simcenter pro forenzní analýzu poruch a zlepšování dílů

Hendrick Motorsports je uznávaný a velmi úspěšný americký závodní tým seriálu NASCAR, který má na svém kontě již 12 mistrovských titulů. Piloty sériových vozů jsou v sezóně 2018 Chase Elliott, William Byron, Jimmie Johnson a Alex Bowman. Čtyři týmy se startovními čísly 9, 24, 48 a 88 podporuje 600 zaměstnanců a široké spektrum technologicky sofistikovaných nástrojů včetně softwaru pro řízení kompletního životního cyklu produktu (PLM) od společnosti Siemens PLM Software.

Kalendář závodů seriálu NASCAR je nabitý k prasknutí. Téměř každý víkend se jede další kolo – pokaždé v jiném městě a jiné zemi USA. Na jakékoliv úpravy a opravy vozů tak zbývá v sezoně jen velmi málo času. Závodní auta se nakládají na kamiony a odvážejí na další soutěž již ve středu v noci. Pokud tedy dojde během závodu k nějaké poruše, mají konstruktéři a inženýři na identifikaci problému, vytvoření nové verze součástky, její odzkoušení a implementaci pouhé tři dny.
To je samozřejmě velmi obtížné, ale díky nástrojům Siemens PLM Software se i takto šibeniční termíny dají zvládnout.
Poruchy a defekty dílů jsou vzhledem k extrémním podmínkám závodů neoddělitelnou součástí motoristického sportu. Tým stáje Hendrick Motorsports se z nich ale snaží poučit: „Nebudeme přeci dělat stejnou chybu dvakrát,“ říká Jim Wall, ředitel inženýringu motorů.
Proto Hendrick Motorsports využívá pro analýzy poruch a vývoj novinek software NX společnosti Siemens PLM Software a Simcenter. Pro počítačem podporované projektování (CAD) a počítačem podporovaný inženýring (CAE) slouží software NX CAD, Simcenter a NX Nastran. Důležitá je přitom forenzní analýza rozbitých dílů, na jejímž základě se vytváří model součástky. Ten se následně porovná s reálným porouchaným dílem a po verifikaci slouží k úpravám a vylepšením, které opakování defektu v budoucnu zabrání. Porucha se tak může proměnit v ponaučení, které se následně pozitivně promítne do praxe.
Využití softwaru Simcenter navíc přináší možnost virtuálního ověření oprav dílů, což výrazně šetří čas, neboť prototypy pak často není nutné vůbec testovat. Úzká integrace NX CAD a Simcenter navíc urychluje ověření návrhů, protože změny se přímo a bez problémů přenášejí z CAD součásti na CAE model. To je důležité zejména během závodní sezóny, kdy tým potřebuje odstranit poruchu během pár dnů do dalšího závodu. „Schopnost proměnit návrh na skutečné díly je pro nás klíčová a sada nástrojů Simcenter nás při tom na každém kroku podporuje,“ poznamenává Wall.

Navrhování s jistotou
Být hvězdným týmem série závodů NASCAR znamená být také lídrem v inovacích. Proto se inženýři týmu Hendrik Motorsports snaží vyvíjet taková řešení, která by vyloučila rizika poruchy a maximalizovala potenciál výkonu. K tomu jim mimo jiné pomáhá optimalizovat design dílů již ve fázi konceptu.
„Používáme analýzu konečných prvků (FEA) jako nástroj předběžného návrhu, a tak díl nemusíme rozdělit na komponenty předtím, než jej vylepšíme. Chceme totiž navrhovat díly, které našim týmům umožní ukázat veškerý jejich talent v plné síle,“ říká Wall.
Díky vizionářskému inženýringu společně s analytickým přístupem vyrábí Hendrick Motorsports přesně navržené díly, u nichž není zapotřebí posilovat konstrukci, aby se předcházelo defektům, a přidávat dodatečný materiál na zvýšení pevnosti. Závodní vůz tak neveze žádnou hmotnost navíc a může být rychlejší. Používání softwaru Simcenter umožňuje inženýrům týmu Hendrick Motorsports lépe vybalancovat sílu a hmotnost dílů, a přiblížit se tak optimálnímu poměru odolnosti a výkonu, který hledá každý závodní tým.

Obr. 1: Reprodukce plastického přetváření dílů zavěšení zadní nápravy s řešením zobrazeným na druhém obrázku s použitím Simcenter 3D

Obr. 2: Rozložení smykového napětí pružiny motorového ventilu s použitím Simcenter 3D

Siemens PLM Software pomáhá k vítězství
Díky softwaru Simcenter odhaluje tým Hendrick Motorsport příčiny poruch rychleji než dříve a při opravách je mění k lepšímu na první pokus. Původní neefektivní testování prototypů dílů a vývojářský přístup stylem pokus­‑omyl nahradil design založený na precizní analýze. Výsledkem jsou vysoce výkonné díly vyrobené v rámci sofistikovaného inženýringu, včasná řešení poruch na trati a pokračování ve vítězné tradici. Tým Hendrick Motorsport se zkrátka umí poučit ze svých chyb a přináší mu to skvělé výsledky.

Siemens Industry Software, s. r. o. 
Digital Factory Division
Product Lifecycle Management
Doudlebská 1699/5, 140 00 Praha 4
Tel.: +420 266 790 411
infocz.plm@siemens.com
www.siemens.cz/plm