CUPRA 借助 PTC Creo 优化车辆组件设计和制造

在赛车比赛中，在每一个弯道、每次加速和超车的背后，都有车手努力训练、不断提升自身技能的身影，他们需要在每一段赛道上不断超越自我。同时，还需要一个不懈努力的工程团队 - 通过推动设计创新，不断打造出更具竞争力的赛车。这正是 CUPRA 的专业领域。事实上，借助 PTC 的 CAD 和 PLM 软件，CUPRA 已经成功地优化了其车辆组件的设计和制造，提高了性能，并不断在赛道上创造辉煌。

运动和竞赛品牌 CUPRA

CUPRA 诞生于 2018 年，源于巴塞罗那，是一个勇于应对挑战、特立独行的品牌，它以引人入胜的风格和现代卓越性能为基础，以创新的车辆和体验引领赛车界向前发展。

在 2021 年，CUPRA 参加了本赛季的 70 场比赛，包括 TCR 世界巡回赛、洲际和国家系列赛及锦标赛。与此同时，该品牌还通过参加 Extreme E（纯电动越野系列赛）和 PURE ETCR（纯电动房车锦标赛）继续实施其电气化战略。事实上，CUPRA e-Racer 这款 100% 电动乘用车的诞生就是对该品牌技术专长的初步考验。它的目标是为这款赛车的未来发展做出贡献，并为日后应用于有轨电车的高性能电动机的发展积累相关知识。

从屏幕到现实

要使一辆赛车在赛道上具有竞争力，需要超长时间的努力工作。其中一部分工作与设计和制造车辆组件的过程有关。

以 CUPRA 为例，这项任务在 1998 年有了转折点，当时他们开始使用 PTC 参数化软件，该软件当时称为 Pro/ENGINEER。事实上，在 CUPRA 实施该软件之前，由于某些零件固有的复杂性，团队无法完成相关设计。PTC 的参数化软件提供了 CUPRA 所需的功能，使他们可以更快地研发组件，并测试它们的性能。“开始使用 PTC 参数化软件具有开创性意义。事实上，它改变了我们的设计方式。我们提高了效率，也更容易实施变更。这款软件还大幅缩短了零件的开发和交付时间，提高了零件的质量，”CUPRA 赛车部门整车设计主管 Jaume Tarroja 解释道。

借助 PTC Creo 实现快速发展

最初，CUPRA 团队只使用了这款软件的基本功能。随着要求的提高，更多模块被添加进来，以便在为车辆设计新组件时更加方便快捷。“我们过去常常以 2D 的形式设计组件，然后将它们送去生产，这样可能会出现错误。现在，我们可以使用 3D 形式查看组装好的汽车。事实上，我们可以在电脑屏幕上看到整辆车的样子。我们可以在不改变设计的情况下，在一个完全稳定的环境中改装汽车。这对我们来说是巨大的进步，”Tarroja 说。

在 CUPRA 团队充分利用 Creo 软件的过程中，有四项功能表现突出：

• 自顶向下设计。自顶向下设计为工程师们提供了一个用于定义车辆总体结构的骨架模型。与此相关的是，工程师在设计和组装组件时还可享受额外的好处，即，如果对骨架模型进行重新设计或更改，这些更改将跨所有组件自动实施。由于骨架模型包括运动机构，工程师们可以快速模拟车辆的实际运动，以确定组件之间是否存在干扰或碰撞。对于 CUPRA 来说，这是一个基本步骤，可以减少许多错误和缩短重复设计时间。
• 有限元零件仿真。借助该选项，工程师们能够仿真真实情况下组件上的应力。它提供了一个非常精确的视图，让工程师们能够了解设计是否正确，以及它可能存在的问题。
• 钣金件。它简化了金属组件的创建。从一开始，它就帮助 CUPRA 采用了更轻的零件，提高了性能、成效和经济性。
• 管道与布线。帮助仿真电线布局和冷却。这是 CUPRA 向前迈出的一大步；以前，需要对原型进行建模并交付给供应商，然后由供应商进行复制。现在，借助 PTC 软件，CUPRA 的工程师们可以用计算机仿真所有内容（包括布线系统和管道），所以当零件制造出来并第一次试用时，它们就能正常工作。

值得一提的是参数曲面和自由式特征，它们用于 CUPRA 的组件设计，可以帮助使已开发零件的曲线和形状自由成型。为此，它使用细分成型功能，在不改变现有形状的情况下提供更高的表面控制力和更精细的细节。

除了所有这些功能之外，CUPRA 路线图还包括可帮助提高 CUPRA 竞争力的 PTC Creo 新功能。即将实施的新模块包括 IAcontrolled 创成式设计、增材制造优化设计和行为建模。正如 Tarroja 所说，“在机械组件环境中，PTC Creo 为我们提供了无与伦比的稳定性和精度水平。”

为了补充这一点，CUPRA 还支持 PTC 的 Windchill 软件（一款 PLM 解决方案）。Windchill 是一个信息管理系统，使数据和流程能够在从最初的想法、设计和制造到产品的最终维护的整个组件生命周期内以经济高效的方式集成。

以 CUPRA 为例，该应用程序于 2014 年开始实施，为其产品管理带来了巨大的进步。借助 Windchill，可以修改某个组件或整辆车，并且只需一次点击，即可使整个团队更新到最新版本。这减少了错误，缩短了设计时间。

优化组件设计和制造过程的二十年

在使用 PTC 解决方案二十多年后，CUPRA 对结果非常满意。正如 Tarroja 所说，“在竞争激烈的环境中，前一年制造的汽车必须进行改进。为了降低制造成本，我们需要不断改进。”PTC 解决方案在其中发挥了关键作用。“我们见证了 PTC 设计工具随着行业的发展而不断演变，这增加了我们改进的可能性，”他指出。

CUPRA 还获得了额外的好处。例如，CUPRA 在零件设计方面提高了效率。“我们能够在计算机上以 3D 形式创建组件，并在制造零件之前进行所有压力测试，这使我们可以减少设计错误。因此，制造出的零件在第一次试用中就可以正常工作。通过这种方式，新车的上市时间可以缩短 20% 以上，”Tarroja 说道。

与此同时，CUPRA 还减轻了组件的重量，优化了设计流程。事实上，在不降低机械性能的情况下，组件的重量通常会减轻 10% 左右。这在很大程度上要归功于有限元模块。总的来说，由于 Creo 出色的钣金功能，组件成本降低了大约 15%。

最后，设计和制造时间也缩短了。一个明显的例子是短轴的开发，这是一个连接前轴上所有元件的高度复杂的零件。通过使用 PTC 的 Creo 软件工具，CUPRA 团队改进了该组件，减轻了其重量，并保持了其机械性能。这样一来，正如 Tarroja 所说，“尽管组件的开发时间会根据零件的复杂性和体积而变化，但借助 PTC Creo，我们可以在两周内完成组件的生产准备。”

总之，借助 PTC Creo 软件，CUPRA 可以引领赛车界快速向前发展。