Amber One - magyar könnyűszerkezetes elektromos sportautó

1. 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

2. 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.

3. 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 interiorja és exteriorja is Creo környezetben került megtervezésre

4. 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.

5. 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 Amber One részegységei

6. 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.

Az Amber One teljes modellje, burkolatelemek nélkül

7. 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.

Az alkatrészek átlátszóvá tételével jól látható a szerkezet komplexitása

8. 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

További információk:
http://www.amberoneproject.com
www.snt.hu/cad

(x)