Il software CAD/CAM mantiene la progettazione e la produzione di auto da corsa in linea con le aspettative
Gli studenti della University of Connecticut School of Engineering di Storrs, nel Connecticut, godono di numerose opportunità extracurriculari. Poche sono all’altezza dell’esperienza pratica fornita dal progetto UConn Formula SAE. Organizzato da SAE International (ex Society of Automotive Engineers), il concorso di progettazione della serie Formula SAE (FSAE) sfida squadre di studenti universitari laureati e diplomati a progettare, costruire e testare un’auto da corsa in stile Formula per i piloti non professionisti del weekend di autocross.
Fatti rapidi
- Prodotti utilizzati: Mastercam per SOLIDWORKS®, Mill
- Settore: Istruzione, Automotive
Dettagli del progetto
- La sfida: Progettare, produrre e testare un’auto da corsa in stile Formula per il concorso di progettazione della serie Formula SAE.
- La soluzione: Mastercam, il software CNC più utilizzato per le operazioni CAD/CAM.
- Vantaggi:
- Gli studenti programmano le parti in Mastercam per SOLIDWORKS® e poi accedono all’albero di lavorazione per accedere rapidamente a qualsiasi punto del processo di lavorazione.
- I percorsi utensile completamente associativi consentono modifiche senza rallentamenti.
- Modellazione delle scorte, verifica del percorso utensile e simulazione per garantire la fiducia dell’utente.
- La funzione Tool Manager offre un modo efficiente per creare e organizzare gli assiemi di utensili.
Per molti anni, il team UConn FSAE si è recato al Michigan International Speedway di Brooklyn, Michigan, per partecipare all’annuale competizione internazionale di Formula SAE. Mastercam è stato lo sponsor principale del team negli ultimi anni. Nel 2019 l’evento si è tenuto dall’8 all’11 maggio.
“Ogni anno ci troviamo sulle spalle di giganti”, ha dichiarato Dylan Palin, studente di ingegneria meccanica e presidente del team FSAE dell’Università del Connecticut. “C’è una lunga storia di membri brillanti che hanno fatto passi da gigante con progetti, studi e test difficili”.
Il punto di partenza per la UConn racecar è lo sviluppo del telaio, che richiede la messa a punto del design del telaio e delle sospensioni. Il team ha scelto l’acciaio al cromo 4130 per la costruzione del telaio. Per le ruote sono stati utilizzati montanti in magnesio fuso per ottimizzare la riduzione del peso; per le sospensioni sono stati utilizzati tubi in alluminio 6061 e acciaio 4130. Altre parti in magnesio sono le aste per i supporti del differenziale e la coppa dell’olio del motore. La produzione interna viene eseguita su centri di lavoro CNC, frese e torni manuali. I membri del team utilizzano Mastercam per progettare i pezzi e gestire le macchine utensili.
“Questo è un grande aiuto per noi perché la scrittura del codice G è un’abilità acquisita”, ha detto Palin. “Mastercam lo rende accessibile a tutti noi. Noi facciamo tutto il nostro lavoro di progettazione in SOLIDWORKS®”.
Gli utenti possono programmare le parti direttamente in Mastercam per SOLIDWORKS® e poi accedere all’albero di lavorazione di Mastercam per accedere rapidamente a qualsiasi punto del processo di lavorazione. I percorsi utensile completamente associativi consentono di apportare modifiche senza rallentamenti e le funzioni di modellazione delle scorte, verifica dei percorsi utensile e simulazione garantiscono la sicurezza dell’utente in ogni progetto. La funzione Tool Manager offre un modo efficiente per creare e organizzare gli assiemi di utensili. Una volta programmato un pezzo, gli elementi del lavoro possono essere modificati e i percorsi utensile vengono immediatamente aggiornati.
“Mastercam viene utilizzato internamente durante la fase di produzione per lavorare i nostri supporti della cremagliera dello sterzo, i blocchi di cuscino del differenziale, le manovelle della campana e altre piccole parti”, ha dichiarato Kenneth Brown, ingegnere capo della UConn FSAE. “Il team di applicazioni di Mastercam si occupa di alcune delle nostre parti più complesse, tra cui la nostra combinazione di mandrino del mozzo e adattatore del pignone”.
Per i pezzi lavorati internamente, i membri del team di ingegneria della UConn utilizzano principalmente percorsi utensile con contorno 2D perché le geometrie dei pezzi delle auto da corsa non sono molto complesse; il contorno 2D è un percorso utensile semplice e facile da imparare e da usare. Brown aggiunge che il team si affida a Verify, una funzione di Mastercam, per verificare la presenza di sgorbie e visualizzare le forme finite dei pezzi nella schermata di simulazione di Verify.La produttività aumenta e i problemi vengono risolti prima che i pezzi vengano tagliati. I programmatori possono effettuare la verifica su un thread separato mentre continuano a programmare, risparmiando tempo prezioso per la produzione.
“Ci piace molto usare la funzione Verify di Mastercam quando lavoriamo i pezzi per l’auto da corsa, perché ci permette di controllare le collisioni degli utensili e di assicurarci che il percorso utensile e i parametri selezionati lavorino le caratteristiche desiderate”, ha detto Brown.
Una sfida che il team ha dovuto affrontare riguardava la lavorazione e la tolleranza standard delle staffe frontali e dei blocchi di cuscino del differenziale. In questo caso, l’esecuzione di percorsi utensile standard per l’adattatore del pignone non era un’opzione possibile. Il progetto prevede uno schema di bulloni standard, ma sono sorti problemi di tolleranza e di velocità della lama. Per le parti che richiedono una lavorazione che va oltre le capacità dell’officina dell’università, il team si rivolge agli esperti di Mastercam.
“Mastercam ci ha permesso di eseguire molte lavorazioni, soprattutto su componenti dal design speciale come l’adattatore della ruota dentata, uno dei nostri progetti più particolari”, ha detto Palin.
La collaborazione tra gli studenti di ingegneria dell’Università del Connecticut e Mastercam University® è ormai consolidata. Nella stagione precedente, il team UConn ha prodotto l’auto non aerodinamica più veloce senza pacchetto aerodinamico ed è stato uno degli unici team a completare il requisito di resistenza, probabilmente la tappa più difficile della competizione FSAE.
“Utilizziamo una sospensione a tirante, cosa che pochissime squadre fanno”, ha detto Palin. “Non abbiamo un budget milionario. Siamo orgogliosi di arrangiarci con quello che abbiamo in officina”.
La gara di resistenza di 16 chilometri mette alla prova la resistenza e la longevità di ogni auto. Secondo Palin, è qui che le squadre rischiano di perdere più punti a causa della fatica. Nella progettazione dell’auto devono essere presi in considerazione fattori quali il peso, la producibilità, il costo e le capacità strutturali. L’auto della UConn del 2018 ha dimostrato velocità e resistenza, accelerando da 0 a 60 miglia orarie in meno di 3 secondi. La velocità massima stimata era di oltre 80 miglia all’ora.
Il rapporto di lunga data tra UConn FSAE e Mastercam offre vantaggi continui agli studenti di ingegneria anche dopo la laurea. Diversi membri del team FSAE hanno fatto uno stage presso CNC Software, gli sviluppatori di Mastercam, e hanno acquisito un prezioso know-how nel settore.
Mastercam® continuerà a collaborare con l’Università del Connecticut e con altre istituzioni educative per aiutare a spianare la strada agli aspiranti ingegneri. Le esperienze pratiche, come il progetto Formula SAE, sono fondamentali per applicare le conoscenze in classe in un futuro ambiente di lavoro.
“Si può imparare la matematica teorica che sta alla base della progettazione ingegneristica, ma quando si tratta di pensiero critico, risoluzione dei problemi e lavoro con gli altri, a volte la matematica e i modelli non rappresentano la realtà”, ha detto Palin. “Tenere fisicamente in mano qualcosa su cui hai fatto i calcoli, che hai analizzato e progettato, ti dà la possibilità di capire cosa può essere l’ingegneria nel mondo reale”.
Preventivo del cliente
“Questo è un grande aiuto per noi, perché la scrittura del codice G è un’abilità acquisita. Mastercam la rende accessibile a tutti noi”.
-Dylan Palin, studente di ingegneria meccanica e presidente del team Formula SAE dell’Università del Connecticut, Storrs, Connecticut.
