Studentorganisationen NTNU Revolve konstruerar och bygger en elektrisk racerbil varje år. Allt började år 2010 på NTNU, Norwegian University of Science and Technology i Trondheim, Norge. Fyra studenter började diskutera ett potentiellt projekt för att slutföra sina ingenjörsstudier. Deras huvudsakliga mål var att få mer praktisk erfarenhet relaterat till studierna. Till slut upptäckte de Formula Student – en tävling för ingenjörsstudenter där team från hela världen konstruerar, bygger, testar och kör en mindre Formula racerbil. Med andra ord är det en perfekt plats för studenter att leva ut ”från teori till praktik”.
Siktar mot stjärnorna
Från år 2010 till idag har organisationen vuxit enormt mycket. Revolve NTNU består av 65 studenter, från 19 olika studieområden och sex fakulteter. Det är ett tvärvetenskapligt projekt med ingenjörsarbete, projektledning, marknadsföring, ledarskap och ekonomi. Deras huvudsakliga mål är att påskynda eleverna att bli ingenjörer i världsklass. Och årets uppdrag är mer ambitiöst än någonsin.
Tidigare år har racerbilarna antingen varit med förare eller förarlösa. Under de kommande månaderna kommer eleverna att producera en bil som klarar båda. De kommer att upprätthålla den teoretiska prestandan från förra årets bil och samtidigt förbättra tillförlitligheten. En avdelning inom Revolve – Suspension & Powertrain – har arbetat med att utveckla en ny dämparkonfiguration, förbättrat stolparna, växellådans splinekoppling, bromssystem och den strukturella fjädringen.
”Med töjningsgivare har vi validerat de krafter som verkar på bilen. Vårt främsta mål i år är att nå en topp 3-placering i Formula Student-tävlingen som äger rum i Tyskland”, förklarar Carl Oscar Rokkones, gruppledare på Suspension & Powertrain.
Rätt verktyg för jobbet
När du konstruerar en racerbil finns det ett par nyckelfaktorer att tänka på när du tävlar. För det första måste du slå alla andra bilar i loppet. För det andra måste du avsluta loppet. Ola Flåskjer, Structural Engineer för Revolve, ansvarar för designen av Upright. Han säger att en strukturanalys är ett av de viktigaste delarna vid utformningen ev en strukturell komponent. Om komponenten går sönder kommer du inte att kunna avsluta loppet. Om du konstruerar efter vad du ser och säger ”den här delen är tillräckligt stark eftersom det finns en enorm mängd material”, blir bilen för tung. Detta är inte fördelaktigt i en tävling där du är effekten är begränsad.
“För att dimensionera delarna korrekt och göra dem så lätta som möjligt använder vi SOLIDWORKS 3D CAD och Abaqus. Dessa lösningar ser till att delarna är tillräckligt starka för att klara racingkraven”, säger Ola Flåskjer.
“Du kan klarar dig verkligen inte utan strukturanalys och 3D-modellering som ingenjör som konstruerar de delar som vi gör. Förr gjorde de det med penna och papper, men vill man vara konkurrenskraftig på det här området går det inte utan”, säger Ola Flåskjer.
En innovativ bil kräver kraftfulla lösningar
Abaqus, en kraftfull FEA-mjukvara med integrerade verktyg för modellering och meshing, har hjälpt Revolve i deras projekt.
“Abaqus har erbjudit ett brett utbud av skräddarsydda förmågor, såväl som detaljerad data vid utvärdering av simuleringsresultat. Du kan peka ut exakt var något går fel. Det är därför lösningen är mer komplett än annan FEA-mjukvara jag har sett“, förklarar Ola Flåskjer.
Abaqus kombinerat med SOLIDWORKS är ett oslagbart par för Revolve. Tosca Topology-optimering har hjälpt Revolve att veta hur man distribuerar materialet för att göra delen så stark som möjligt med minsta möjliga mängd material. På det sättet görs delen så lätt som möjligt. Å andra sidan, om du har en lös komponent kommer det att påverka hela systemet.
”Att sätta den typen av mål i topologioptimering är verkligen fördelaktigt eftersom algoritmen kommer att styra delen så att den matchar exakt den typ av mål vi har satt upp för oss själva”, säger Ola och tillägger: ”Lättviktsdelar är fördelaktiga eftersom Revolve har en strikt ”vikt budget”, som inkluderar föraren. Förra sommaren rakade vår chaufför faktiskt sitt huvud för att väga ett par gram mindre.”
“Det är en briljant mjukvarumix när du lär dig att använda den och extrahera data – den är verkligen kraftfull och att kunna konstruera hela systemet inom en del i topologioptimeringskedjan är verkligen fördelaktigt“, säger Sondre Audal, strukturingenjör på Revolve NTNU.
Topologistudie i Abaqus.
Sondre Audal tillägger: ”Ola har också gjort topologioptimeringar och manipulerat biasen på de olika belastningsfallen. Detta är användbart eftersom delens camber- och toe- kompatibilitet testas mestadels i kurvtagning, medan det allvarligaste brottet orsakar den högsta belastningen i delen. Om avkastning inte är ett problem, skulle du hellre designa delen för att minimera efterlevnaden.”
Tiden är högst betydelsefull
En stor utmaning som Revolve NTNU ständigt står inför är tiden. Projektet pågår normalt i 8 månader – från terminen som börjar i september till början av maj då den första testkörninngen drar igång. Då ska bilen vara testklar och redo att köras i hög hastighet. Eleverna har väldigt lite tid att lära sig de olika programmen och mjukvaran. Det är här SOLIDWORKS spelar en viktig roll. Ola Flåskjer säger:
”Det visar hur lätt det är att lära sig och använda SOLIDWORKS, eftersom du bara har ett par veckor på dig att komma igång med det. Abaqus är lite mer utmanande att komma igång med, men det är en superkraftig programvara när du väl får kläm på det”.
Samtidigt som man jobbar mot klockan behöver Revolve NTNU också ha en gemensam förståelse för vilka delar man arbetar med. De ska se till att delarna passar ihop och är utformade i harmoni med varandra. För detta använder de SOLIDWORKS Assemblies för att sätta ihop allt – från de minsta bultarna till de större systemen i monocoque. ”För att säkerställa att det inte blir några kollisioner kan vi montera delen och verifiera att systemen är vettiga och interagerar på ett fördelaktigt sätt”, tillägger Ola.
Ett annat viktigt verktyg för Revolve NTNU att se till att de alltid är uppdaterade med de senaste versionerna av delarna är SOLIDWORKS PDM. Sondre Audal, konstruktionsingenjör för bilens fjädringssida på Revolve NTNU, tillägger: “PDM tillåter oss att se vem som är ansvarig, vem som arbetar med en viss del, status för den och var vi ska ge input“.
Samarbete med PLM Group
Även om Revolve består av ett team med otrolig kunskap inom flera olika discipliner är det alltid bra att ha bra stöd när man står inför okända utmaningar. Sondre Audal kommenterar:
”Det råder ingen tvekan om att kunskapen och expertisen i PLM Group är mycket djupare än vår förståelse, och vissa av oss kanske aldrig når den nivån av förståelse också. Så det är väldigt användbart med bra och konkret feedback.”
PLM Group har kunnat ge feedback och peka ut det exakta problemet så att Revolve själva kan hitta lösningen och på så sätt få en bredare förståelse för hur mjukvaran fungerar. Ola Flåskjer tillägger:
“De ger oss en bredare förståelse för hur vi löser våra problem och även hur vi felsöker dessa simuleringar och tar reda på var problemen uppstår så att vi kan göra det för andra modeller också.“
Framtiden är ljus
Framöver händer det mycket spännande för Revolve. Som nämnts tidigare kommer detta att vara första gången som organisationen slår samman den autonoma och förarbilen. Detta öppnar upp för ännu mer innovativa koncept.
”Jag tror att de här koncepten kommer att förbättras under de kommande åren tills lösningen är så bra som möjligt. Det här kommer att bli ett testår för den typen av lösningar – det är verkligen spännande”, säger Ola Flåskjer.
Tävlingen går av stapeln i början av augusti i år och studenter från universitet i hela Europa kommer att mötas i Tyskland. De har alla byggt en bil baserad på samma regeluppsättning och kommer att mötas i den dynamiska händelsen (den faktiska bilkörningen), och den statiska händelsen. Här presenteras och poängsätts de tekniska lösningarna baserat på deras prestanda. Vi på PLM Group önskar Revolve lycka till i tävlingen och ser fram emot att se racerbilen i action.
Vill du veta mer om våra lösningar? Kontakta oss nu!
