A generatív tervezés a jövőbe repíti a BAC Mono közúti forgalomban is használható versenyautóját
Mi az egyik leghatékonyabb módja egy autó felgyorsításának? Meg kell felezni a tömegét.
A BAC Mono egy lecsupaszított, közúti forgalomban is használható (street legal) versenyautó, amely alig 570 kg-ot nyom, vagyis még fele annyit sem, mint egy Toyota Corolla. Ez annak köszönhető, hogy belső terében egyetlen ülés található és ultrakönnyű, szénszálas alvázzal rendelkezik. Ráadásul az autó legújabb változata – amelyet Angliában, a BAC liverpooli innovációs központjában mutattak be – további 4,8 kg-mal lett könnyebb a generatív tervezést is igénybe vett kerekei révén, amelyek teherbírás/tömeg arányát maximalizáló szoftverrel terveztek. Ennek az extra tömegnek az elhagyása forradalmasíthatja az autóipari tervezést és gyártást, drasztikusan megváltoztatva az autók teljesítményét és kinézetét.
A liverpooli Briggs Automotive Company (BAC) által tervezett és épített BAC Mono egy szikár versenyautó, amely utcai használatra is alkalmas, ugyanis gyalogosvédelem és biztonság szempontjából megfelel a törvényben előírt minimális követelményeknek. Az autó négyhengeres, 2,3 literes, turbófeltöltős motorjának teljesítménye 332 LE, ami ugyan nem hangzik lenyűgözőnek, de karcsú vázának köszönhetően mindössze 2,7 másodperc alatt gyorsul 100 km/h-ra, végsebessége pedig 270 km/h.
A BAC Mono ára körülbelül 250 000 dollár. „Mivel magas árfekvéssel és kis darabszámmal dolgozunk, az elsők között vagyunk, akik költségesebb megoldásokat is megengedhetnek maguknak” – magyarázta Ian Briggs, a BAC társalapítója és tervezésért felelős igazgatója, aki testvérével, Neill Briggsszel együtt alapította a céget.
Ez jelen esetben egy új gyártási megoldást jelent, név szerint a 3D nyomtatást. Az új BAC Mono nagyjából 40 alkatrésze (a fényszórók, az oldalsó visszapillantó tükrök, a hátsó lámpák foglalatai és még sok más) 3D nyomtatással készültek, és számos panelhez grafénnal erősített szénszálas anyagot használtak, amely kis tömegéről, nagy teherbírásáról és hőállóságáról ismert.
Ami a tömegcsökkentés szempontjából a legfontosabb: a BAC az Autodesk Fusion 360 generatív tervezési technológiáját használta a kerekek legyártásához.
A generatív tervezés – a gépi tanulás és felhőalapú számítástechnika nyújtotta előnyöket kihasználva – algoritmus alapján tervez tárgyakat, így a végtermékekre rendkívüli teherbírás/tömeg arány jellemző. A BAC Mono kerekei esetében a tervezők meghatározták a szükséges teljesítménykényszereket (az a terhelés, amelyet a kerekeknek el kell bírniuk), a használt anyagot (alumínium) és a gyártási módot (öttengelyes CNC-marás a költségmegtakarításért). Ezekből az adatpontokból kiindulva a szoftver – mondhatni – végtelen számú iterációs lehetőséget generál, amelyek közül a tervezők vagy választhatnak, vagy segíti őket felfedezni a megoldások szélesebb körét, ami sokkal jobb eredményekhez vezet.
A Mono esetében az esztétikai megfontolások is a kényszerek lényeges részét képezték, hiszen a BAC egy olyan továbbfejlesztett dizájnra törekedett, amely könnyített hatást kelt, ugyanakkor a márka sajátosságai is visszatükröződnek benne. Vagyis a tervezők keze meg volt kötve az anyagelosztás tekintetében, hogy a terv megfelelhessen a BAC esztétikai és márkaidentitással kapcsolatos céljainak.
A 3D nyomtatás és a generatív tervezés egyaránt megkönnyíti a személyre szabást, amely kulcsfontosságú értéket képvisel egy rendelésre gyártott autókra szakosodott kisvállalat számára. „Kisvállalatként nem szívesen fektetünk olyan eszközbe, amellyel alkatrészek ezrei készíthetők más gyártók számára, ugyanis mi évente csupán 30, 40, 50 alkatrészt gyártunk” – magyarázta Ian.
„Ez az ajtó könnyebben megnyílik előttünk, mint a tömeggyártásra ráállt vállalatok előtt. A 3D nyomtatás lehetővé teszi számunkra, hogy csupán egyetlen darabot készítsünk. Az üléseket szó szerint az ügyfelekre szabjuk. A kormánykereket szintén az egyes ügyfelek igényei alapján gyártjuk, hasonlóképpen a pedálok is egyediek. Még a nevüket vagy monogramjukat is ráírhatnánk az egyes részegységekre. Az ügyfeleink egyedi, magas árkategóriájú, speciális autót vesznek. Így elvárják, hogy az a legkorszerűbb technológiát képviselje olyan dolgok révén, mint például a generatív tervezés.”
A generatív tervezés és a 3D nyomtatás erősítik egymást még akkor is, ha ez a visszacsatolás olykor nem praktikus irányba viszi is el a gyártást. A legkevésbé korlátozott esetekben a generatív tervezés végtermékei izmokra és inakra emlékeztetnek, mellőzve mindennemű derékszögű geometriával kapcsolatos elképzelést. „Ha hagyjuk, hogy a generatív tervezés tegye a dolgát, és semmilyen korlátozást nem alkalmazunk, olyan struktúrákat kapunk, amelyek kizárólag 3D nyomtatással hozhatók létre – teszi hozzá Ian. – Az árak csökkenésével, úgy vélem, tanúi lehetünk majd annak, ahogy ennek a technológiának és sajátos megoldásainak alkalmazása még inkább elterjed.”
Az új Mono kerekeinek előállítása egy kisebb darabszámú tömeggyártással ért fel, így az elterjedtebb eljárásokkal történő gyártás költséghatékonyságot biztosított. A BAC ezért olyan kényszereket adott meg a generatív tervezési folyamat során, amelyekkel kiiktatható a 3D nyomtatással készült kerekek szettenként akár több tízezer dolláros gyártási költsége. A paraméterek úgy lettek beállítva, hogy a kerekeket öttengelyes CNC-marógéppel állíthassák elő, amely több alakkialakítási lehetőséget kínál, mint a BAC Mono kerekeinek háromtengelyes gépekkel készült korábbi verziói. Az új kerekek 35%-kal könnyebbek a hagyományos eljárással készült kerekeknél – egyenként mindössze 2,2 kg-osak.
A küllők és kerékagy súlyából egyaránt lefaragtak, illetve elvékonyították azokat; az átalakítás eredményeként az egyenes és ívelt geometriák tökéletes elegyévé téve az ötküllős kialakítást. A kerékagykapcsolatnál további furatokat készítettek, ami egy biomorf méhsejtszerkezetre emlékeztető textúrát eredményezett.
Míg más autógyártók csak kísérleteznek a generatív tervezéssel és a kerekek topológiaoptimalizálásával, addig a BAC Mono formaterve a generatív tervezésre jellemző biomorf megközelítés tökéletes példája. A leültetett, pörölycápára vagy rájára emlékeztető elülső résztől, az autó vonalvezetése a hátsó, kevésbé fedett mechanikus alkatrészek felé vezeti a tekintetet. A generatív tervezés logikája jobban passzol ide, mint egy családi autóhoz vagy egy városi terepjáróhoz.
A BAC Mono kerekei ugyan még nem rendelkeznek a technológia legmerészebb megoldásainak dinamikus mozgékonyságával, de mivel azok kialakítása az ultrahatékony bioszálmintázathoz közelít, egyértelműen kijelöli a követendő utat. És ha egyszer a generatív tervezés mindenütt meghódítja majd az autószalonokat és a telekocsisávokat, a velejáró tömegcsökkentés és anyaggazdálkodás révén növelhető az üzemanyag-hatékonyság, illetve mérsékelhető az autók széndioxid-kibocsátása és klímaváltozásra gyakorolt hatása.
A BAC ide szeretne eljutni. A generatív tervezés számít a legígéretesebb alternatívának az autók fémalkatrészei tekintetében, a BAC az autói biotikus fémekre való átállításának következő lépéseként a jövőben a felfüggesztőrendszerekre és az alvázelemekre koncentrál. „A kerekek csupán az első fázist jelentik a jövőbeli termékeink generatív tervezésének három- vagy négyfázisos megközelítésében” – magyarázza Neill, a BAC társalapítója és termékfejlesztésért felelős igazgatója.
„Az autó 400 alumínium alkatrésze készült három- vagy öttengelyes marógéppel – teszi hozzá Ian. – E részegységek bármelyike lehetne a generatív tervezés alanya, és valószínűleg rendkívül szerény költséggel csökkenthető lenne a tömegük. Mivel már most is marással készülnek, így a generatív tervezés javaslatait követve egy kicsivel hosszabb ideig tartó megmunkálás logikus kiindulópontnak tűnik a tömegcsökkentés irányába. Ha van esély a tervoptimalizálásra és a tömegcsökkentésre oly módon, hogy továbbra is a korábban használt megoldást alkalmazzuk, az jó ár-érték arányt és súlymegtakarítási lehetőséget eredményez. Mindez már ma is teljes mértékben megvalósíthatónak tűnik.”
Forrás: Autodesk blog
Ismerje meg a generatív tervezési technológiát! Töltse le magyar nyelvű kiadványunkat, amelyből megtudhatja, hogy miként vezetheti be a generatív tervezési technológiát napi munkafolyamatában!
Az Autodesk nagy hangsúlyt fektet a generatív tervezés fejlesztésére. Az Autodesk célja, hogy minden felhasználó hozzáférhessen ehhez a technológiához. A generatív tervezés egy szabadon módosítható modellt hoz létre; a beállított paraméterek alapján több ezer iterációt elvégezve alkotja meg a modelleket.
Reméljük, hogy a fenti példa meghozza a kedvét ahhoz, hogy Ön és vállalata kihasználva az újabb és újabb tervezési technológiák előnyeit új szintre emeljék tervezési hatékonyságukat. Vegye fel a kapcsolatot cégünk CAD-CAM csapatával, hogy az iparágban jártas szakértőink támogatást nyújtsanak vállalata terméktervezési és fejlesztési folyamatainak továbbfejlesztéséhez és átalakításához.
Azon dolgozunk, hogy még több ügyfelünk számára elérhetővé tegyük az Autodesk Fusion 360 nyújtotta új tervezési megközelítést és a generatív tervezési technológia nyújtotta előnyöket. Ha Ön is fejlődni szeretne, keresse szakértő kollégáinkat!
Amennyiben szakmai ismereteit bővítené és elsőként szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokról szóló hírekhez vagy cikkekhez, elég egyetlen lépés. Legyen tagja Facebook közösségünknek, vagy iratkozzon fel Hírlevelünkre!
