- Incapacità di far evolvere complessi componenti in 3D
- Processo di progettazione 2D che causava numerosi errori
- Insufficiente gestione di parti e dati nel ciclo di vita dei prodotti
- Impossibilità di innovare o ottimizzare abbastanza velocemente
- Incapacità di identificare potenziali problemi con precisione
Nelle competizioni automobilistiche, dietro ogni curva, accelerazione e sorpasso c'è l'abilità di un pilota addestrato a superare se stesso su ogni tratto della pista. C'è poi il lavoro di un team di progettazione tecnica a rendere le auto più competitive ogni giorno, promuovendo l'innovazione nei loro progetti. È proprio questa la specialità di CUPRA. Infatti, grazie al software CAD e PLM di PTC, CUPRA è riuscita a ottimizzare la progettazione e la produzione dei loro componenti per veicoli, ottenendo prestazioni eccellenti che continuano a lasciare un segno nei circuiti delle auto da corsa.
CUPRA, un marchio per lo sport e le competizioni
Creata nel 2018, CUPRA è un marchio provocatorio e anticonvenzionale, basato sullo stile entusiasmante e le prestazioni contemporanee che ispirano l'universo di Barcellona con veicoli ed esperienze innovativi.
Nel 2021, CUPRA ha partecipato a 70 competizioni pianificate per questa stagione nelle serie e nei campionati nazionali, continentali e mondiali TCR. Allo stesso tempo, il marchio porta avanti la sua strategia di elettrificazione attraverso la partecipazione a Extreme E e PURE ETCR. Infatti, la creazione di CUPRA e-Racer, la prima automobile completamente elettrica al mondo, è stato il test iniziale delle competenze tecnologiche del marchio. Il suo obiettivo è contribuire al futuro sviluppo di questa auto da corsa e acquisire conoscenza sui motori elettrici ad alte prestazioni applicati poi alle auto da strada.
Dallo schermo alla realtà
Per rendere un'auto competitiva in pista servono innumerevoli ore di sforzi e dedizione. Parte di questo lavoro è legata al processo di progettazione e realizzazione dei componenti del veicolo.
Questa attività, nel caso di CUPRA, ha avuto un punto di svolta nel 1998, quando l'azienda ha iniziato a utilizzare il software parametrico di PTC, che all'epoca si chiamava Pro/ENGINEER. Infatti, prima che CUPRA implementasse il software, il team non poteva progettare alcune parti a causa della loro complessità intrinseca. Il software parametrico di PTC ha fornito le funzionalità di cui CUPRA necessitava per far evolvere i componenti molto più velocemente e testarne le prestazioni. "Iniziare a utilizzare il software parametrico di PTC è stato rivoluzionario. Infatti, ha cambiato il nostro modo di progettare. Abbiamo aumentato la nostra efficienza ed è stato più facile apportare modifiche. Ha inoltre ridotto notevolmente i tempi di sviluppo delle parti e il lead time e ne ha aumentato la qualità", spiega Jaume Tarroja, Head of Full Vehicle Design di CUPRA Racing.
Un'evoluzione esponenziale con PTC Creo
All'inizio, venivano utilizzate solo le funzionalità di base incluse nel software. Insieme a requisiti superiori, altri moduli sono stati aggiunti per agevolare e accelerare notevolmente il lavoro durante la progettazione di nuovi componenti per questi veicoli. "Progettavamo i componenti in 2D e poi li mandavamo in produzione con i conseguenti errori che potevano verificarsi. Ora visualizziamo l'auto in 3D con tutti i componenti assemblati. Infatti, visualizziamo l'intera auto sullo schermo del computer. Possiamo modificarla senza modificare il progetto e in un ambiente completamente stabile. Questo è stato un enorme passo avanti per noi", dichiara Tarroja.
Il team CUPRA trae pieno vantaggio dal software Creo, in particolare nelle quattro aree seguenti:
- Progettazione top-down. Una progettazione top-down fornisce agli ingeneri un modello di ossatura per definire la struttura generale dei veicoli. In relazione a questo, gli ingegneri possono progettare e assemblare i componenti con l'ulteriore vantaggio che, in caso di riprogettazione o variante del modello di ossatura, tali modifiche vengono apportate automaticamente in tutti i componenti. Poiché il modello di ossatura include un meccanismo cinematico, gli ingegneri possono simulare velocemente il movimento effettivo del veicolo per determinare eventuali interferenze o collisioni tra i componenti. Per CUPRA, questo è un passo fondamentale che consente di evitare molti errori e ore di ripetizioni nella progettazione.
- Simulazione delle parti degli elementi finiti. Questa opzione consente agli ingegneri di simulare la sollecitazione sui componenti in una situazione realistica. Fornisce una vista molto precisa sulla correttezza della progettazione, insieme alle possibili criticità.
- Lamiera. Semplifica la creazione di componenti di metallo. Fin dall'inizio, ha aiutato CUPRA a ottenere parti più leggere con prestazioni superiori, risultati migliori e risparmi economici.
- Tubazioni e cablaggi. Consente di simulare il layout del cablaggio elettrico e del raffreddamento. Questo è stato un grande passo avanti per CUPRA; in precedenza, un prototipo veniva modellato e consegnato al fornitore, che poi lo replicava. Ora, grazie al software di PTC, gli ingegneri di CUPRA possono simulare tutto con il computer, compresi il sistema di cablaggio e le tubazioni in modo tale che, quando la parte viene prodotta, tutto funziona come previsto fin dal primo tentativo.
Degna di nota è la funzionalità per superfici parametriche e freestyle, che per CUPRA viene utilizzata nella progettazione dei componenti. Consente di stampare liberamente curve e forme delle parti sviluppate. A tale scopo, utilizza la funzionalità di stampaggio di suddivisioni che offre un maggiore controllo delle superfici e dettagli più precisi senza modificare la forma esistente.
Oltre a tutte queste funzionalità, la roadmap di CUPRA include nuove funzionalità PTC Creo volte ad aumentare la competitività di CUPRA. I nuovi moduli da implementare includono la progettazione generativa controllata da IA, la progettazione ottimizzata per l'additive manufacturing e la modellazione comportamentale. Come affermato da Tarroja, "nell'ambiente dei componenti meccanici, PTC Creo offre livelli di stabilità e precisione ineguagliabili".
Oltre a tutto questo, CUPRA supporta anche il software Windchill di PTC, una soluzione PLM. Windchill è un sistema di gestione delle informazioni che consente di integrare dati e processi in modo economico durante tutto il ciclo di vita dei componenti, dall'idea iniziale, alla progettazione e alla produzione, fino alla manutenzione finale del prodotto.
Nel caso di CUPRA, questa applicazione è stata implementata nel 2014 ed è stata un enorme passo avanti nella gestione del prodotto. Con Windchill è possibile modificare un componente o un intero veicolo e sapere che un semplice clic aggiornerà tutto il team alla versione più recente. Ciò consente di ridurre gli errori e risparmiare tempo.
Vent'anni di ottimizzazione nel processo di progettazione e produzione dei componenti
Utilizzando le soluzioni PTC da più di vent'anni, CUPRA è molto soddisfatta del risultato. Come dichiarato da Tarroja, "in un mondo competitivo, è necessario migliorare l'auto realizzata l'anno precedente. Occorre un miglioramento continuo con l'obiettivo di ridurre i costi di produzione". Le soluzioni PTC hanno avuto un ruolo cruciale in questo. "Abbiamo sempre visto che gli strumenti di progettazione di PTC si sono evoluti insieme al settore, il che ha aumentato le nostre possibilità di miglioramento", ha indicato.
CUPRA ottiene anche altri vantaggi. Ad esempio, ha aumentato la sua efficienza nella progettazione delle parti. "Possiamo creare il componente sul computer in 3D ed eseguire tutti i test di sollecitazione prima di produrre la parte, in modo da ridurre gli errori di progettazione. Pertanto, una volta prodotto, la parte funziona perfettamente al primo tentativo. In questo modo, il time-to-market di un nuovo veicolo si può ridurre di oltre 20%", afferma Tarroja.
In parallelo, CUPRA ha potuto ridurre il peso dei componenti e ottimizzare il processo di progettazione. Infatti, i componenti hanno in genere un'ottimizzazione del peso di circa il 10% senza ridurre le proprietà meccaniche. Ciò si ottiene, per gran parte, grazie a moduli id elementi finiti. Complessivamente, questo permette una riduzione dei costi dei componenti di circa il 15%, grazie alle eccellenti funzionalità per la lamiera di Creo.
Infine, è stato ridotto anche il tempo di progettazione e produzione. Un chiaro esempio è lo sviluppo del fuso a snodo, una parte ad alta complessità che collega tutti gli elementi sull'asse frontale. Con gli strumenti del software PTC Creo, il team CUPRA ha migliorato il componente riducendone il peso e mantenendone le proprietà meccaniche. In questo modo, come spiega Tarroja, "anche se il tempo di sviluppo di un componente varia a seconda della complessità e del volume della parte, con PTC Creo abbiamo il componente pronto per la produzione in due settimane".
In sostanza, CUPRA può far avanzare il mondo delle corse automobilistiche con il software PTC Creo.