クラス A サーフェスの作成と品質検証の 2 つの異なるアプローチの比較 (ICEM Surf と CATIA)

クラスAサーフェス作成と品質検証における2つの異なるアプローチの比較

Jana Gulanová、Samo Lonek、Ladislav Gulan

（スロバキア、ブラティスラバ工科大学）

概要

本論文では、主に車体開発プロセスで使用されるクラスAサーフェス作成の具体的な説明に焦点を当てています。この手順の近代化に向けた多大な努力が払われていることから、クラスAサーフェス作成の2つのアプローチを比較します。1つ目のアプローチは古くからよく知られており、ツリー構造、階層構造、リンクを持たず、数学的ツールのみを使用します。一方、2つ目のアプローチは、CADツールを用いた部品設計のその後の手順と密接に関連しています。両方のアプローチを比較し、一般的な目的を用いて広く説明します。スポーツカーのボディ開発とクラスAサーフェス作成において、様々な手法の適用例を示します。

1. はじめに

本稿では、クラスAサーフェスモデリングの手順について簡単に説明します。開発プロセスにおいて考慮する必要がある様々な品質条件を提示します。次に、車体部品開発における2つのアプローチを比較します。このトピックの導入は[4]で示されており、サーフェスベース部品の開発に使用されるジェネレーティブエンジニアリングデザイン（GED）手法のツールについて包括的に説明しています。本稿ではGED手法について紹介しますが、主にクラスAサーフェスの開発に焦点を当てています。

本プロジェクトは、専門分野、研究分野、学術分野の3つの分野が出会う興味深い場です。基礎となる知見は、自動車メーカーの職場から得られ、クラスAサーフェス作成に関する初期の知識をもたらしました。その後、研究大学の職場で具体的な事例を用いて、2つのアプローチの違いに関する重要な点を説明しました。最後に、調査されたトピックのすべての結果は、まもなく教育プロセスに統合される予定です。

2.クラスAサーフェス開発手順

自動車業界における車体開発の手順は、複数のフェーズに分かれています。概念設計から予備設計（プレプレ設計）までの基本的なワークフローを図1に示します。これは、概念設計、予備設計、詳細設計という3つの設計段階に基づいています。各フェーズはそれぞれ異なる観点から重要です。

CAS – スタイリングは競争力と全体的な美観を提供します。

STRAK – クラスAサーフェス開発は、車体外観面の重要な品質を提供します。

CAD – 部品開発において、いくつかの機能的品質を満たします。

STRAKは、クラスAサーフェスを意味するドイツ語です。造船業界では、STRAK-latteが曲線テンプレートとして使用されていました[1,6]。本稿では、主に自動車メーカーにおいて、専用システム（AliasやICEM Surfなど）を用いてCAD品質のサーフェスをモデリングする、クラスAサーフェス開発を手法として、または専門部門として捉える場合に使用します。以下のセクションでは、STRAKモデリングのいくつかの側面を詳細に説明し、GEDの一部として提案された新しい手法と比較します。GEDは、CATIAとその専用モジュールICEM Shape Designによって実証されます。ICEM SurfはAliasと比較して古く、より発展したシステムであるため、本プロジェクトではICEM Surfを調査対象としました。

2.1. パッチの幾何学的連続性

クラスAサーフェスの品質は通常、複数の特定のツールによって左右されます。最も重要なのは、パッチの順序とパッチ間の幾何学的連続性のレベルを変更することで、品質を変化させるツールです。制御点列の変更可能性は、以下のように影響を受けます。

図1. 設計プロセスの流れ

• 点の連続性。パッチはG0連続性で接続されており、パッチ間にはエッジが存在します。変更の場合、エッジとなる制御点列のみが影響を受けます。高次のパッチは、全体形状に対して無限の解を提供します。(図2(b))

• 接線連続性。パッチはG1連続性で接続されており、接続は滑らかです。変更の場合、2列の制御点が影響を受けます。(図2(c))
• 曲率連続性。パッチはG2連続性で接続されており、接続は滑らかです。修正を加えると、3列の制御点が影響を受けます。(図2(d))
• ねじれ連続性。パッチはG3連続性で接続されており、接続は滑らかです。修正を加えると、4列の制御点が影響を受けます。(図2(e))