PTC Creo를 사용하여 차량 컴포넌트 설계 및 제조를 최적화하는 쿠프라(CUPRA)

화면에서 현실로

트랙에서 차량의 경쟁력을 높이려면 셀 수 없이 많은 시간 동안 노력을 기울이고 전심을 다해야 합니다. 여기에는 차량 컴포넌트를 설계하고 제작하는 과정도 포함됩니다.

쿠프라의 경우에는 1998년, 이 작업에 터닝포인트가 있었습니다. 당시에는 Pro/ENGINEER라고 불렸던 PTC 매개 변수 소프트웨어를 사용하기 시작한 해였습니다. 실제로 쿠프라가 PTC 소프트웨어를 도입하기 전에는 복잡성 때문에 설계하지 못하는 부품이 있었습니다. PTC의 매개 변수 소프트웨어는 쿠프라가 컴포넌트를 더 빠르게 발전시키고 퍼포먼스를 테스트하는 데 필요한 기능을 제공했습니다. "PTC 매개 변수 소프트웨어를 사용하기 시작한 것은 획기적인 변화를 가져왔습니다. 설계 방식이 바뀌었기 때문입니다. 효율성이 높아졌고 변경 사항을 구현하기가 더 쉬워졌습니다. 부품 개발 시간과 리드 시간이 크게 줄었고 품질은 높아졌습니다."라고 쿠프라 레이싱(CUPRA Racing) 전체 차량 디자인 부문의 책임자인 자우메 타로자(Jaume Tarroja)는 말합니다.

PTC Creo를 통한 기하급수적 발전

처음에는 소프트웨어에 들어 있는 기본적인 기능만 사용했지만 요구 사항이 커지면서 차량의 새로운 컴포넌트를 설계할 때 작업을 더 편리하고 더 빠르게 할 수 있도록 더 많은 모듈을 추가했습니다. "예전에는 컴포넌트를 2D로 설계한 다음 제조하는 곳에 보냈습니다. 그래서 오류가 발생하곤 했죠. 이제는 3D로 모든 컴포넌트가 조립된 차량을 볼 수 있습니다. 컴퓨터 화면에서 차량 전체를 시각화할 수 있게 된 거죠. 설계를 변경하지 않고도 완전히 안정적인 환경에서 차량을 수정할 수 있습니다. 이게 저희에게는 아주 큰 발전이었죠." 타로자는 이렇게 말합니다.

쿠프라 팀에서 Creo 소프트웨어 활용을 극대화하는 동안 네 가지 측면이 두드러졌습니다.

• 하향식 설계. 하향식 설계는 차량의 일반적인 구조를 정의하는 뼈대 모델을 엔지니어에게 제공합니다. 이와 관련해서 엔지니어는 뼈대 모델을 재설계하거나 변동이 발생할 때 변경 사항이 모든 컴포넌트에 자동으로 적용된다는 추가적인 이점을 누리면서 컴포넌트를 설계하고 조립할 수 있습니다. 뼈대 모델에 운동학적 메커니즘이 포함되기 때문에 엔지니어는 실제 차량의 동작을 빠르게 시뮬레이션해서 컴포넌트 간에 간섭이나 충돌이 있는지 판단할 수 있습니다. 쿠프라에게 이것은 설계 반복 시 수많은 오류와 시간을 줄이기 위한 기본적인 단계였습니다.
• 유한 요소 부품 시뮬레이션. 이 옵션을 사용하면 엔지니어는 실제 상황에서 컴포넌트에 가해지는 응력을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 옵션은 잠재적인 약점에서 설계가 제대로 되었는지 매우 정확하게 볼 수 있게 해줍니다.
• 판금. 판금 기능은 금속 컴포넌트 생성을 간소화해 줍니다. 처음부터 이 기능은 쿠프라가 더 높은 퍼포먼스와 더 나은 결과를 내면서도 더 저렴한 비용으로 더 가벼운 부품을 만드는 데 도움이 되었습니다.
• 파이핑 및 케이블링. 전기 배선과 냉각 레이아웃을 시뮬레이션할 수 있게 해줍니다. 쿠프라에게 이것은 큰 이점이었습니다. 이전에는 원형을 모델링한 후 공급업체에 전달하면 공급업체에서 복제하는 방식이었습니다. 이제 PTC의 소프트웨어 덕분에 쿠프라의 엔지니어들은 컴퓨터를 가지고 배선 시스템과 파이핑을 비롯한 모든 것을 시뮬레이션할 수 있기 때문에 부품이 제조되면 첫 시도에 모든 것이 제대로 작동합니다.

쿠프라에서는 컴포넌트 설계에 사용하는 매개 변수 서피스 및 프리스타일 기능을 언급할 필요가 있습니다. 이 기능은 개발된 부품이 자유롭게 몰드될 수 있도록 부품을 구부리고 변형할 수 있게 해줍니다. 이를 위해 세분화 몰딩 기능을 사용하는데, 기존 형태를 바꾸지 않고도 서피스 제어를 강화하며 세부 작업이 가능합니다.

이 모든 기능에 더해 쿠프라 로드맵에는 새로운 PTC Creo 기능이 포함되어 있습니다. 쿠프라의 경쟁력을 강화하기 위한 것입니다. 새롭게 구현할 모듈에는 IAcontrolled 생성형 설계, 적층 가공에 최적화된 설계, 동작 모델링이 있습니다. 타로자의 말처럼 "기계 컴포넌트 환경에서 PTC Creo는 최고 수준의 안정성과 정밀도를 제공합니다."

이에 더해 쿠프라는 PTC의 Windchill 소프트웨어, 즉 PLM 솔루션도 지원합니다. Windchill은 정보 관리 시스템으로, 최초 아이디어 구상부터 설계, 제조는 물론 제품의 최종 유지보수까지 컴포넌트의 전체 수명 주기에서 데이터 및 프로세스를 비용 효율적으로 통합하게 해줍니다.

쿠프라의 경우 이 응용 프로그램을 2014년에 도입하여 제품 관리에 큰 발전을 가져왔습니다. Windchill을 사용하면 한 컴포넌트나 차량 전체를 수정할 수 있고 클릭 한 번으로 팀 전체의 버전이 최신 버전으로 업데이트됩니다. 따라서 오류가 줄어들고 시간이 절약됩니다.

컴포넌트 설계 및 제조 공정을 최적화한 20년의 경력

PTC 솔루션을 사용한 지 20년이 넘은 쿠프라는 결과에 매우 만족하고 있습니다. 타로자는 "경쟁이 치열한 시대이기 때문에 작년에 만든 차량을 개선해야 합니다. 제조 비용을 절감하는 것을 목표로 지속적인 개선이 필요합니다."라고 말하는데, PTC 솔루션은 여기에 매우 중요한 역할을 했습니다. "저희는 PTC 설계 도구가 산업과 함께 발전한 것을 늘 지켜봤습니다. 그 덕분에 저희의 개선 가능성도 높아졌죠."라고 그는 말합니다.

쿠프라는 그 외에도 이점을 누리고 있습니다. 예를 들어, 부품 설계의 효과가 증대되었습니다. "컴퓨터에서 3D로 컴포넌트를 만들고 부품을 제조하기 전에 모든 응력 테스트를 수행할 수 있기 때문에 설계 오류를 줄일 수 있습니다. 따라서 제조가 된 부품은 첫 시도에 완벽하게 작동합니다. 이렇게 하면 신규 차량의 시장 진입 시간을 20% 이상 단축할 수 있습니다."라고 타로자는 말합니다.

동시에, 쿠프라는 컴포넌트의 무게를 줄이고 설계 프로세스를 최적화할 수 있었습니다. 실제로, 컴포넌트의 기계적 속성을 희생시키지 않고 무게를 최적화할 수 있는 여지는 약 10%입니다. 상당 부분 유한 요소 모듈 덕분에 그 10%를 달성할 수 있었습니다. 이로 인해 컴포넌트의 비용이 약 15% 절감됩니다. Creo의 뛰어난 판금 기능 덕분입니다.

마지막으로, 설계 및 제조 시간도 절약되었습니다. 명확한 예시를 들자면 전면 액슬의 모든 요소를 연결해주는 아주 복잡한 부품인 스터브 액슬 개발입니다. PTC의 Creo 소프트웨어 도구를 사용하여 쿠프라 팀은 이 컴포넌트의 무게를 줄이고 기계적 속성을 유지하면서 컴포넌트를 개선했습니다. "컴포넌트의 개발 시간은 부품 복잡성과 양에 따라 다르지만 PTC Creo를 사용하면 제조 가능한 컴포넌트를 2주 만에 만들 수 있습니다."라고 타로자는 설명합니다.

요약하자면 쿠프라는 PTC Creo 소프트웨어를 활용하여 레이싱의 세계를 제패할 수 있습니다.