Blog

Amber One – magyar elektromos sportautó

Creo-val tervezve 12 hónap alatt nulláról a prototípusig

Nagyításhoz klikkeljen a képre

Amber One Projekt

A projekt célja egy karbon kompozit utascellás, kerékagymotorral szerelt prototípus jármű megtervezése és a hozzá tartozó platform megépítése volt (elsősorban kutatási célból). A koncepció meghatározásánál fontos szerepet játszott az alacsony tömeg, a nagy teljesítmény, a megfelelő járműdinamika valamint a körülményekhez képest a biztonsági előírások betartása. A fejlesztés során (a specifikáció meghatározásától az autó teszteléséig) relatív nagy szabadságot kapott a csapat, ami magyarországi viszonylatban egyedülálló lehetőséget jelentett. A CAD-es tervezés PTC Creo 3.0-val történt.

Az Amber One megtervezésekor a különböző részegységek integrálására oda kellett figyelni

A kulcs a hatékonyság – skeleton alapú rendszer

A projektre extrém kevés idő állt rendelkezésre (12 hónap), ezért fel kellett építeni egy teljes járművet leíró, teljesen paraméteres, többszintű és nagyméretű skeleton rendszert. A Top-Down tervezési filozófiát követő skeleton alapú rendszerrel változás esetén nincs szükség az alkatrészek manuális módosítására, hanem a folyamat automatizálható. Ezen a területen a csapat már sokéves rutinnal rendelkezett, amely a korábbi évek sikeres projektjei során alakult ki és gyarapodott. Az általunk kidolgozott felépítéssel egyrészt a járművel szemben támasztott követelmények végigvezethetők rendszer-, majd összeállítás- végül komponens szintre, másrészt integrálja az alkatrészeket egy jól működő egységbe. Ennek köszönhetően a fejlesztési idő jelentősen csökkenthető és a hibajavítások is könnyebben kezelhetőek.

Az Amber One interiorja és exteriorja is Creo környezetben került megtervezésre

Class-A surface modellezés

A Creo 3.0 új felületmodellező modulja, a Freestyle lehetővé tette, hogy ugyanazon CAD-es környezeten belül állítsunk elő könnyedén és gyorsan a Class-A felületeket, mint ahol a modellezés többi része is zajlik. A magasabb rendben is folytonos és szakadásmentes felületek előállítása azért jelentett nagy előnyt, mert nem kellett egy más programban készült mesterfelület importálásával és az ezzel járó kellemetlenségekkel bajlódni, emellett könnyen módosíthattuk a jármű exteriorját és interiorját. A skeleton rendszerben történő felosztás után a burkolat alkatrészek megkapták a felületeket, ahol a rögzítési technológiát, a csatlakozásokat, a peremezést, a falvastagságok megadását és a szerszámozást kellett megoldani. A parametrikus felépítésnek és a rendkívül sokoldalú felületmodellező eszközöknek köszönhetően a komplex kialakítással rendelkező burkolatelemek, és a hozzá tartozó kompozit illetve fémkonzolok megtervezése sem jelentett gondot.

Az Amber One részegységei

Range Extender beillesztése

A range extender generátora által leadott villamos teljesítmény az akkumulátort tölti, ami a motorokat hajtja. Ennek a folyamatnak a megvalósulásáért egy összetett rendszer felel, mely magába foglalja a belső égésű motort, az invertert, a hűtés-, a villamos-, az üzemanyag-, a szívó-, és kipufogórendszert. A komplexitás miatt elengedhetetlen volt, hogy ezeknek az egységeknek az egymás, és a jármű model többi része között megfelelően legyenek kialakítva a kapcsolódási pontjai. Ezt a modell megfelelően strukturált felépítése tette lehetővé. Egy main skeleton tartalmazta a szükséges csatlakozó pontokat, illetve a részegységek vázlatos geometriáját, melyek publikálása után került sor a teljes összeállítás részletes kidolgozására. A rendszer lehetővé tette, hogy bizonyos méretek módosítása után, a tartószerkezet geometriája, a hűtés csatornái, villamos rendszer vezetékei, továbbá a burkolaton elhelyezett be- és kiömlő nyílások a változtatásoknak megfelelően automatikusan módosuljanak.

Az Amber One részegységei

Kompozit vázrendszer

Az önhordó váz magába foglalja az ergonomikus, biztonságos utascellát, biztosítja a megfelelő merevséget és a többi részegység számára a csatlakozó felületeket. A szénszál erősítésű kompozitból készült váz modellezése leghatékonyabban felületmodellezéssel valósítható meg, ezért a geometriája ezzel a technikával készült el. Ennek megtervezése során igen hasznosnak bizonyultak a Creo 3.0 sokoldalú felületmodellező funkciói. A kompozit váz több héjelemből került összeragasztásra, melyek csatlakozó felületei miatt fontos volt, hogy azokat egy skeleton part-ban lehessen parametrikusan modellezni. Ezt követően a main skeleton szinten elkészült különálló héjelem geometriákat az alacsonyabb szintekre már külön part-okba lettek publikálva ahol ezek alapján az adott elemhez tartozó szerszámok is megtervezésre kerültek. Mivel a vázszerkezetnek volt a legtöbb közös csatlakozási pontja más részegységek komponenseivel, így a megtervezése során rendkívül hasznosnak bizonyult a Creo 3.0 által biztosított stabil modell felépítési struktúra.

Az alkatrészek átlátszóvá tételével jól látható a szerkezet komplexitása

Automatizált futómű kiszerkesztés

Ahhoz, hogy a futómű a feladatait minél optimálisabban láthassa el, komplex térbeli szerkesztési műveleteket kell végrehajtani, hogy megkapjuk a geometriát és így a különböző bekötési és csatlakozási pontokat a futómű alkatrészek és az egyéb, pl. váz elemek között. Esetünkben meghatároztuk, milyen futómű-paramétereket kell megtartani a bekötési pontok elmozdítása esetén is, és a szerkesztési folyamatokat ez alapján végeztük el parametrikusan.
A Creo segítségével sikerült elérni, hogy 39 bemenő paraméter megadása után a futómű geometriáját automatikusan kiszerkessze a program. Ennek segítségével, ha például arra volt szükség, hogy a lengőkarok vázoldali bekötési pontjai máshova kerüljenek, vagy éppen az agymotorok hűtése miatt egy kerékcsonkállványon a csatlakozási pontot feljebb kellett helyezni, azt a futómű paraméterek elállítása nélkül, gyorsan megtehettük.

A hajtás-, szabályozó- és kiegészítő-rendszerek

Elektromos hajtású jármű lévén nagyszámú elektronikai egységet kellett elhelyezni a járműben, illetve biztosítani kellett nekik a megfelelő rögzítést, az egymással való villamos összeköttetést (kábelkorbácsok) illetve a nagyteljesítményű modulok számára a vízhűtést.
A projekt során saját fejlesztésű és vásárolt elektronikai egységeket helyeztünk el a járműben. A vásárolt eszközöknél a gyártó rendelkezésünkre bocsátott STEP modellt illetve használati utasítást, ami alapján adottak voltak az egységek rögzítő illetve csatlakozási felületei, míg a saját fejlesztésű eszközöknél ezeket magunk definiáltuk egyeztetve a villamosmérnök kollégákkal.

A kábelkorbács, a fék- és a hűtésrendszer tervezése hasonló módon történt. Miután kijelöltük és véglegesítettük az elektronikai komponensek helyét, adott volt, hogy ezek csatlakozói hol helyezkednek el. Ezután kijelöltük, hogy hol vezessük el a hozzájuk vezető kis- és nagyfeszültségű kábeleket, hűtéscsöveket és fékcsöveket, és végül az egész rendszer összeállt.

Konklúzió

A Creo 3.0 robosztus felépítésének, széles körű felhasználhatóságának és parametrizálhatóságának köszönhetően sikerült a projekt tervezési részét rendkívül hatékonyan és extrém rövid idő alatt elvégezni. Ez nagyban megkönnyítette a gépész fejlesztői munkát, ami nagyban hozzájárult a projekt sikerességéhez. A munka során összegyűjtött tudást és tapasztalatokat később további ipari projektekben és járművek fejlesztésében is fel lehet használni.

A szerzők az Amber One Projekt munkatársai: Székely Béla, Szigeti Márk, Székely András, Makai Zoltán, Tarcsai Roland, Henczi Tamás, Szabó Bence, Sápi Zsombor, Lénárt Tamás, Bolyky Ákos, Korcsmáros Ádám, Urbán Bence, Kisillés Sándor, Bruncsics Benjamin

Nyírő Ferenc Nyírő Ferenc • 1989-ben végzett a BME Közlekedésmérnöki Karán okleveles gépészmérnökként. 3 éves ipari mérnöki gyakorlat után csatlakozott jelenlegi munkahelyéhez. Kulcs szerepet játszott a korszerű 3D-s CAD/CAM technológiák elterjesztésében Magyarországon a Pro/ENGINEER rendszer – a mai nevén Creo – bevezetésével. 2010-ben a vezetésével az S&T Consulting elindította az ország legnagyobb CAD/CAM oktatási programját CreoStart néven.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.