Bei der Umsetzung von Kundenanforderungen in einem engen Zeitrahmen bieten neue Technologien wie das generative Design, die additive Fertigung und die Echtzeitsimulation einen großen Vorteil für die Hersteller. Der Schlüssel zum Erfolg liegt jedoch darin, diese Technologien über einen integrierten, optimierten Konstruktionsprozess zusammenzuführen – und die richtige CAD-Software einzusetzen. Erfahren Sie, wie ein Hersteller Creo von PTC einsetzt, um seine Konstruktions- und Produktionszeit zu beschleunigen und eine hohe Kundenzufriedenheit zu erreichen.
HPE COXA wechselt dank Innovation auf die Überholspur
Bei Sportwagenmodellen, die auf Geschwindigkeit und Wendigkeit ausgelegt sind, kommt es auf jede Einzelheit des Designs an. Dies zeigt sich in der Arbeit von HPE COXA, einem Anbieter von Produkten, technischen Lösungen und Technologieprojekten für den leistungsorientierten Automobil- und Motorsportbereich.
Das Unternehmen mit Sitz in Modena, Italien, entwickelt und fertigt Fahrzeugkomponenten und komplette Systeme für einige der bekanntesten Super-Premium-Sportwagenmarken rund um den Globus. Neben der Lieferung von Teilen für straßentaugliche Luxusmodelle findet man die Arbeit von HPE COXA auch in weltberühmten Rennsportfahrzeugen, die an den 24 Stunden von Le Mans und anderen Formel-1- und GT-Rennen teilnehmen.
Mehrere einzelne Technologielösungen können die Flexibilität beim Design und in der Fertigung einschränken.
Bei den Rennsportkunden von HPE COXA kann das Gewicht der Fahrzeuge großen Einfluss auf die Geschwindigkeit haben – und das gilt selbst für kleinste Veränderungen. Während einer Rennsaison ist es üblich, dass Teilehersteller von ihren Kunden Anfragen zur Reduzierung des Gewichts ihrer Fahrzeuge erhalten. Beispielsweise, indem ein leichteres Teil konstruiert und produziert wird. Dies passiert oft innerhalb eines engen Zeitrahmens.
HPE COXA hat sich der Innovation verschrieben und nutzt neue Technologien wie das generative Design, die additive Fertigung und die Echtzeitsimulation, um die Kundenanforderungen zu erfüllen. Das generative Design ist eine Technologie, bei der Computersoftware anhand vorgegebener Parameter 3D-Modelle in einer Weise erstellt und optimiert, die beim Design durch Menschen nicht möglich wäre. Die additive Fertigung umfasst Technologien, die dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht aufbauen, wobei der 3D-Druck zu den bekanntesten Varianten gehört. Die Echtzeitsimulation ist eine Softwaretechnologie, die Designern während der Arbeit an 3D-CAD-Modellen unmittelbare thermische, modale und strukturmechanische Analysen ermöglicht. Zusammen können diese Technologien einen entscheidenden Beitrag zur Verkürzung der Design- und Produktionszeiten leisten.
Das Team von HPE COXA setzte diese neuen Technologien ein. Dennoch war die Entwicklung eines mehrstufigen Designansatzes ohne eine integrierte Lösung eine Herausforderung. Daher musste das Entwicklungsteam bei jeder kleinen Änderung durch einen Kunden vier bis fünf getrennte Softwareprogramme mit unterschiedlichen Dateien für jeden Schritt der Änderung verwenden und den Prozess bei jeder Anpassung und jedem Test des Designs von vorne beginnen. Diese Ineffizienz im Konstruktionsprozess führte nicht nur zu Qualitätsrisiken aufgrund einer Fehlkommunikation zwischen den Design- und Analystenteams, sondern aufgrund von Verzögerungen in der Produktion auch zu Risiken bei der Kundenzufriedenheit.
HPE COXA erkannte, dass die Technologien in einer einzigen Software konsolidiert werden mussten. Diese Software musste in der Lage sein, neue Technologien in einem linearen, kontinuierlichen Prozess zu integrieren. Dadurch könnten die Arbeitsabläufe rationalisiert und die Kommunikation vereinfacht werden. Bei einem Test einer neuen Geometrie müsste nicht mehr jedes Mal die gesamte Designsequenz durchlaufen werden. Die Tests könnten parallel zu jeder Konstruktionsänderung in den Prozess integriert werden. Darüber hinaus wäre es möglich, die Zeitvorgaben für die fertigen Teile zu reduzieren und somit die Kundenzufriedenheit zu erhöhen – eine Win-win-Situation.
Mit Creo könnte das Unternehmen alle Schritte in einer kontinuierlichen Abfolge durchführen. Es wäre in derselben Software möglich, die Live-Simulation zu nutzen und die Geometrie zu ändern, ohne dass vorherige Schritte verloren gehen.
HPE COXA nutzte Creo zur Konsolidierung von Konstruktionslösungen
Über ein einziges Teil, ein Türscharnier für ein bestimmtes Rennwagenmodell, erstellte HPE COXA eine Studie, um den aktuellen Konstruktionsprozess mit Creo zu vergleichen. Creo ist eine CAD-Software von PTC, die Hersteller beim Design von Produkten unterstützt – vom Konzept bis zum digitalen Prototyp. Das Team schaute sich für den Test der Prozessphasen verschiedene Teile an. Es entschied sich für das Türscharnier, weil dieses ein ideales Bauteil zum Testen der Strukturlast für die kontinuierlichen Verbesserungen darstellt.
Es gab noch einen weiteren wichtigen Faktor für die Entscheidung zur Konsolidierung: Bei einigen Rennwagenmodellen fließt die Innovation aus der Designphase in das Design der Straßenfahrzeugmodelle von HPE COXA ein. Die Entwicklung und Produktion eines Teils für ein Rennfahrzeug trägt also dazu bei, die Entwicklung von Straßenfahrzeugen zu beschleunigen, da das Team bereits weiß, wie gut ein bestimmtes Teil in einem Rennfahrzeug für den Einsatz auf der Straße geeignet ist.
Zu Beginn testete das Team seinen standardmäßigen, softwareübergreifenden Designansatz. Mithilfe der generativen Designsoftware wurde die Grundgeometrie eines Türscharniers modelliert. Die Ausgabe wurde dann in der CAD-Software nachgebildet. Dann wurde eine strukturmechanische Analyse durchgeführt, um zu sehen, wie die Geometrie des Türscharniers auf die Belastungen reagierte. Als Nächstes wurde das Türscharnier mit Creo neu modelliert. Es wurde eine weitere strukturmechanische Analyse durchgeführt, um die Verbesserung bzw. die Belastbarkeit des neuen Scharniers zu prüfen. Schließlich wurde eine weitere Software eingesetzt, um das Teil für den 3D-Druck vorzubereiten. Danach wurden bei Bedarf erneut kleine Änderungen wie Materialaktualisierungen in Creo vorgenommen.
Als Nächstes wurde der gleiche Prozess wiederholt – dieses Mal nur mit Creo.
Mit Creo könnte das Unternehmen alle Schritte in einer kontinuierlichen Abfolge durchführen. Es wäre in derselben Software möglich, die Live-Simulation zu nutzen und die Geometrie zu ändern, ohne dass vorherige Schritte verloren gehen. Mit Creo war es nicht mehr nötig, den Konstruktionsprozess jedes Mal von vorne zu beginnen, wenn eine Änderung der Geometrie erforderlich war.
Während des Testprozesses wurde deutlich, dass der ausschließliche Einsatz von Creo den Arbeitsablauf dramatisch rationalisierte. Das Team konnte nicht nur seine frühere generative Design-Engine ersetzen, sondern auch ein fertiges, leichteres Produkt in einem schnelleren Zeitrahmen präsentieren.
Insbesondere ermöglichte Creo die Nutzung der Echtzeitsimulation. Dadurch konnte die Analyse früher im Konstruktionsprozess erfolgen, was dem Konstruktionsteam half, dem optimierten Design in kürzerer Zeit näher zu kommen. Die Analysten konnten sich so auf komplexere, hochwertigere Simulationen konzentrieren und kostspielige Fehler vermeiden, die sonst erst entdeckt worden wären, nachdem bereits Konstruktionsänderungen vorgenommen wurden. „Der Wechsel von einer Software zu einer anderen mit unterschiedlichen Dateitypen ist schwierig“, sagt Giacomo Guerrini, Manufacturing and Metal Additive Manager bei HPE COXA. „Man verliert viele Informationen und muss die Geometrie korrigieren. Es ist ein ständiges Hin und Her“, fährt er fort. „Am Ende verschwendet man nur eine Menge Zeit. Mit Creo ist alles integriert. Darum geht es viel schneller.“
Weniger überflüssige Software: Creo hilft HPE COXA bei der Verbesserung der Designflexibilität
Moderne Technologien bringen die Fertigung auf ein neues Niveau. Creo hebt sich durch seine Fähigkeit, diese Technologien zu integrieren und die Schritte zu konsolidieren, vom Wettbewerb ab. Letztendlich half Creo dem Team von HPE COXA, die gesamte Design- und Produktionszeit um 30 % zu reduzieren. Der Einsatz verschiedener Softwarelösungen wurde überflüssig. Es reduzierte die Zeit vom Gesamtkonzept bis zur Auslieferung um 50 %.
„Mit Creo waren wir weniger gestresst – nicht nur wegen der Zeitersparnis, sondern weil wir mehr Kontrolle hatten.“
Giacomo Guerrini, Manufacturing and Metal Additive Manager, HPE COXA
„Mit Creo waren wir weniger gestresst – nicht nur wegen der Zeitersparnis, sondern weil wir mehr Kontrolle hatten“, sagt Guerrini. „Man will nicht erst dann feststellen, dass es ein Problem gibt, wenn das Teil schon auf der Rennstrecke ist.“
Das Wichtigste war, dass das Team die Kundenzufriedenheit erhalten konnte. Der Kunde äußerte sich positiv über die Geschwindigkeit, mit der HPE COXA ein leichteres Türscharnier bereitstellen konnte.
Was künftige Verbesserungen angeht, plant das Team, den neuen Creo-only-Prozess für die Erstellung anderer Teile anzuwenden sowie die Gitterstruktur-Funktion in Creo zu testen und zu optimieren. „Ich denke, wir werden den neuen Arbeitsablauf noch häufiger nutzen und noch bessere Ergebnisse erzielen“, sagt Guerrini über den weiteren Weg. „Beim ersten Mal ging es nur darum, die Möglichkeiten von Creo zu erkunden. Jetzt wissen wir, dass wir die gleichen Dinge wie vorher machen können, aber intelligenter und schneller.“
Mit der Unterstützung von PTC für das HPE COXA-Team verspricht der vor uns liegende Weg auch weiterhin viel Erfolg für unsere Kunden und innovatives Produktdesign.