Opiskelijaorganisaatio NTNU Revolve suunnittelee ja valmistaa sähköisen kilpa-auton joka vuosi. Kaikki alkoi NTNU:ssa, Norjan tiede- ja teknologiayliopistossa Trondheimissa, Norjassa vuonna 2010. Neljä opiskelijaa aloitti keskustelun mahdollisesta projektista insinööriopintojensa loppuun saattamiseksi. Heidän päätavoitteensa oli saada lisää käytännön insinöörikokemusta opintojensa yhteydessä. Lopulta he löysivät Formula Studentin, opiskelijoiden suunnittelukilpailun, jossa opiskelijat ympäri maailmaa suunnittelevat, rakentavat, testaavat ja kilpailevat pienimuotoisella formulatyylisellä kilpa-autolla. Toisin sanoen täydellisen tilaisuuden opiskelijoille toteuttaa visiotaan "teoriasta käytäntöön". Näin syntyi Revolve.
Kohti tähtiä
Vuodesta 2010 tähän päivään, Revolve on kasvanut valtavasti. Organisaatiossa on 65 opiskelijaa, 19:stä eri NTNU:n opintolinjasta 6:sta eri tiedekunnasta. Se on monialainen projekti, joka sisältää insinöörityötä, projektinhallintaa, markkinointia, johtamista ja taloutta. Heidän päätavoitteensa on nopeuttaa opiskelijoista maailmanluokan insinöörejä. Ja tämän vuoden tavoite on kunnianhimoisempi kuin koskaan.
Aiempina vuosina kilpa-autot ovat olleet joko ilman kuljettajaa tai kuljettajan kanssa ajettavia autoja. Nyt opiskelijat valmistavat yhden auton, joka pystyy molempiin. He hyödyntävät viime vuoden auton teoreettista suorituskykyä ja parantavat sen luotettavuutta. Yksi Revolven osasto – Suspension & Powertrain – on työskennellyt kehittääkseen uutta vaimenninkokoonpanoa, parantanut pylväitä, vaihteiston kytkintä, jarrujärjestelmää ja rakenteellista jousitusta.
”Olemme tarkistaneet autoon vaikuttavat voimat venymäantureilla. Päätavoitteenamme tänä vuonna on saavuttaa Top 3 -sijoitus Saksassa järjestettävässä Formula Student -kilpailussa”, Suspension & Powertrainin ryhmäjohtaja Carl Oscar Rokkones kertoo.
Työ tehdään parhailla työkaluilla
Kilpa-autoa suunniteltaessa on otettava huomioon pari avaintekijää kilpailuun liittyen. Ensinnäkin meidän auton on voitettava kaikki muut kilpailussa olevat autot. Toiseksi, auton on päästävä maaliin. Uprightin suunnittelusta vastaa Revolven rakennesuunnittelija Ola Flåskjer. Hän sanoo, että rakenneanalyysi on yksi suunnittelun päävaiheista. Jos komponentti rikkoutuu, et voi ajaa kilpailua loppuun. Jos suunnittelet osat pelkän ulkonäön perusteella ja sanot ”tämä osa on tarpeeksi vahva, koska siinä on valtava määrä materiaalia”, autosta tulee liian painava. Tästä ei ole hyötyä kilpailussa, jossa tehot on rajoitettu.
”Jotta osat voidaan mitoittaa oikein ja tehdä niistä mahdollisimman kevyitä, käytämme SOLIDWORKS 3D CADia ja Abaqusia. Nämä ratkaisut varmistavat, että osat ovat riittävän vahvoja selviytymään kilpa-ajon vaatimuksista”, Ola Flåskjer sanoo. ”
Osia joita käytämme ei suunniteltaisi ilman rakenneanalyysiä ja 3D-mallinnusta. Aiemmin insinöörit suunnittelivat käyttäen kynää ja paperia, mutta nykypäivänä se ei riitä pitämään sinua kilpailukykyisenä”, Ola Flåskjer sanoo.
Innovatiivinen auto tarvitsee tehokkaita ratkaisuja
Abaqus, tehokas FEA-ohjelmisto, jossa on integroidut työkalut mallintamiseen ja yhdistämiseen, on auttanut Revolvea suuresti heidän projektissaan.
”Abaqus on tarjonnut laajan valikoiman räätälöityjä ominaisuuksia sekä yksityiskohtaista tietoa arvioidessamme simulointituloksia. Sen avulla pystymme paikantamaan tarkalleen missä jokin menee pieleen. Siksi ohjelmisto on mielestäni täydellisempi kuin muut FEA-ohjelmistot, joita olen nähnyt”, Ola Flåskjer selittää.
Abaqus yhdistettynä SOLIDWORKSiin on lyömätön pari Revolvelle. Tosca Topology -optimointi on auttanut Revolvea ymmärtämään, kuinka jakaa materiaali niin, että osasta tulee tarpeeksi vahva mahdollisimman vähäisellä materiaalin käytöllä. Tällä tavalla osasta saadaan mahdollisimman kevyt. Jos käytössä on löysä komponentti, se vaikuttaa koko järjestelmään.
”Tällaisten tavoitteiden asettaminen topologian optimoinnissa on todella hyödyllistä, koska algoritmi ohjaa osan vastaamaan juuri sellaisia tavoitteita, jotka olemme itsellemme asettaneet”, sanoo Ola ja lisää: ”Kevyet osat ovat hyödyllisiä, koska Revolvella on tiukka painoraja, jonka pitäisi sisältää kuljettajankin painon. ”Viime kesänä kuljettajamme leikkasi jopa hiuksensa, painaakseen pari grammaa vähemmän.”
”Se on loistava yhdistelmä ohjelmistoja, kun opit vain käyttämään niitä ja poimimaan tarvitsemansa tiedot. Koko järjestelmän suunnittelu yhdessä topologian optimointityökalujen kanssa on todella hyödyllistä, mutta samalla myös tosi tehokasta”, sanoo Sondre Audal, Revolve NTNU:n rakennesuunnittelija.
Sondre Audal lisää: ”Ola on myös tehnyt topologian optimointeja ja hän on käsitellyt niissä eri kuormitustapausten vaikutuksia. Esimerkiksi osan kaltevuus ja kärjen yhteensopivuus testataan enimmäkseen kaarreajossa, jolloin pahin murtumistapaus aiheuttaa suurimman jännityksen osaan.”
Aika on valttia
Suuri haaste, jota Revolve NTNU kohtaa jatkuvasti, on aika. Projekti kestää normaalisti 8 kuukautta – syyskuusta alusta, kun lukuvuosi alkaa, toukokuuhun saakka, jolloin ensimmäinen testaus alkaa. Siihen mennessä auton pitäisi olla testivalmiina ja valmis ajoon suurella nopeudella. Opiskelijoilla on hyvin vähän aikaa oppia eri ohjelmia ja ohjelmistoja. Tässä SOLIDWORKSilla on tärkeä rooli. Ola Flåskjer sanoo:
”Se osoittaa, kuinka helppoa SOLIDWORKSin oppiminen ja käyttö on, sillä sinulla on vain pari viikkoa aikaa päästä vauhtiin. Abaqus on hieman haastavampi aloittaa, mutta se on supertehokas ohjelmisto, kun olet päässyt vauhtiin”
Työskennellessään kelloa vastaan Revolve NTNU tarvitsee myös yhteisymmärryksen siitä, mitä osia työstetään. Opiskelijoiden on varmistettava, että osat sopivat yhteen ja on suunniteltu sopusoinnussa keskenään. Kaiken yhdistämiseen he käyttävät SOLIDWORKS Assemblies:ia – pienimmistä pulteista suuriin järjestelmiin. ”Varmistaaksemme, ettei törmäyksiä tapahdu, voimme koota osan ja varmistaa, että järjestelmät ovat järkeviä ja vuorovaikutuksessa hyödyllisellä tavalla”, Ola lisää.
Toinen tärkeä työkalu Revolve NTNU:lle on SOLIDWORKS PDM, jolla he varmistavat, että he työskentelevät aina osien uusimpien versioiden kanssa. Sondre Audal, Revolve NTNU:n auton jousituspuolen rakenneinsinööri, lisää: ”PDM:n avulla voimme nähdä, kuka on vastuussa tai kuka työskentelee tietyn osan parisssa ja voiko johonkin suunnitteluun antaa oman panoksensa”.
Yhteistyötä PLM Groupin kanssa
Vaikka Revolve koostuu tiimistä, jolla on uskomatonta tietoa useilta eri aloilta, on aina hyvä saada hyvä tukea tuntemattomien haasteiden edessä. Sondre Audal kommentoi:
”Ei ole epäilystäkään siitä, ettei PLM Groupin tietämys ja asiantuntemus olisi paljon syvempää kuin oma ymmärryksemme, ja jotkut meistä eivät ehkä koskaan saavutakaan sitä ymmärryksen tasoa. Siksi on hyödyllistä saada heiltä hyvää ja konkreettista palautetta.”
PLM Group on antanut pyydettäessä palautetta tai pystynyt paikantamaan tarkan ongelman, jotta Revolve voi itse löytää ratkaisun ja saada siten laajempaa käsitystä ohjelmiston toiminnasta. Ola Flåskjer lisää:
”He antavat meille laajemman käsityksen siitä, kuinka korjata ongelmamme ja myös kuinka tehdä vianetsintä simulaatioissa ja selvittää, missä ongelmat syntyvät, jotta voimme tehdä sen myös muille malleille.”
Tulevaisuus on valoisa
Jatkossa Revolvelle tapahtuu paljon jännittäviä asioita. Kuten aiemmin jo mainittiin, tämä on ensimmäinen kerta, kun ryhmä yhdistää autonomisen ja kuljettajan ajaman auton. Tämä avaa entistä innovatiivisempia konsepteja.
”Uskon, että tulevina vuosina näitä konsepteja kehitetään, kunnes ratkaisu on mahdollisimman hyvä. Tämä on tällaisten ratkaisujen testivuosi – se on todella jännittävää”, Ola Flåskjer sanoo.
Kilpailu käydään tämän vuoden elokuun alussa Saksassa, jossa yliopisto-opiskelijat eri puolilta Eurooppaa kohtaavat. He ovat kaikki rakentaneet auton samoihin sääntöihin perustuen ja näkevät siellä ensi kertaa toisensa. Tapahtumassa esitellään opiskelijoiden käyttämät tekniset ratkaisut ja ne pisteytetään niiden suorituskyvyn perusteella. Tapahtumaan kuuluu myös, että näillä suunnitelluilla autoilla ajetaan. Me PLM Groupissa toivotamme Revolvelle onnea kilpailuun ja odotamme innolla kilpa-auton näkemistä.
Haluatko tietää enemmän ratkaisuistamme? Ota meihin yhteyttä nyt!
