27 - VÝVOJOVÁ KONSTRUKCE (CAD)

V první fázi předvývoje se stanovují základní rozměry a proporce vozu a jeho prostorové uspořádání. Určuje se například délka, šířka a výška vozidla, rozvor, poloha jednotlivých konstrukčních celků nebo velikost prostoru pro posádku. Současně se hledá optimální uspořádání jednotlivých komponent s ohledem na jejich funkci, vzájemné vazby a požadavky na ergonomii.

Grafickým ztvárněním základního technického a prostorového uspořádání jsou koncepční řezy vozem. Znázorňují polohu a rozměry sedadel, volantu a přístrojové desky, odstupy mezi jednotlivými komponenty nebo prostorové nároky motoru, baterie či podvozku. Ukazují také průchodnost a návaznost jednotlivých částí.

Další etapou předvývoje je definování zástavbového prostoru. Stanovuje se, kde bude komponent umístěn, jaké musí mít odstupy od okolních dílů, jak bude uchycen a jak jeho umístění ovlivní další části vozidla.

U pohyblivých dílů se zároveň ověřuje jejich kinematika – tedy rozsah pohybu a případné kolize s okolními komponenty. Posuzuje se také ustavení zástavbových dílů a jejich vzájemné vazby. Například u dveří se neřeší pouze samotné dveře, ale i prostor kolem nich – mechanismus otevírání, okolní konstrukce, přístrojová deska, sedadla nebo sloupky. 

Konstrukce se navrhuje nejen s ohledem na požadovanou funkci a prostorové uspořádání, ale také na reálné možnosti výroby. 

Řeší se například, z jakého materiálu a jakou technologií bude komponent vyroben, tloušťky materiálů, rádiusy, dělicí roviny, možnosti lisování nebo vstřikování plastů, způsob spojování a montáže jednotlivých dílů. 

S prvními návrhy konstrukce probíhají také kontrolní výpočty, které ověřují její chování ještě před výrobou fyzického prototypu. Pomocí počítačových simulací se posuzuje tuhost, pevnost a deformace jednotlivých dílů nebo celých konstrukčních celků.

Podle charakteru součásti lze vyhodnocovat její namáhání při různých provozních stavech, například při zatížení, vibracích nebo nárazu. Výpočty vycházejí z virtuálního 3D modelu a zohledňují vlastnosti materiálů, způsob uchycení a předpokládané zatížení. Simulace následně ukáže, jak se konstrukce při daném zatížení chová a kde mohou vznikat kritická místa. 

Součástí předvývoje může být také analýza proveditelnosti, která ověřuje, zda lze požadované technické řešení vůbec realizovat. Posuzují se přitom požadované parametry, prostorové a konstrukční možnosti, způsob výroby i provozní podmínky.

K ověření technické proveditelnosti slouží také předběžné dimenzování a kontrolní výpočty, které mohou stanovit potřebné síly, zatížení nebo rozměry jednotlivých částí. 

Předvývoj určuje základní koncepci a prostorové uspořádání. Vývoj na tuto koncepci navazuje konkrétním konstrukčním řešením, jehož základem je tvorba a postupné zpřesňování virtuálního 3D modelu.

3D model zachycuje přesnou geometrii, rozměry a vzájemné vazby jednotlivých komponent. Na jeho základě se provádí kontrola konstrukce, zástavby a kinematiky, navazují simulace a další ověřování. Model zároveň slouží jako hlavní podklad pro tvorbu technické dokumentace, která zahrnuje výrobní a homologační výkresy dílů a sestav, montážní návody, plány spojů, rozpady sestav a PDM listy.

Výrobní výkres dílu obsahuje referenční body (RPS), rozměry a souřadnice otvorů i další údaje potřebné pro jeho přesnou výrobu, kontrolu a požadavky na zkoušky. Výrobní výkres sestavy zachycuje vzájemné uspořádání jednotlivých dílů a jejich vazby v rámci celku. Může obsahovat RPS prvky pro ustavení sestavy, polohy otvorů, rozměry, tolerance, svary, šroubové a lepené spoje.

Homologační výkres obsahuje konstrukční údaje důležité pro ověření požadavků při homologaci vozidla nebo jeho části. Podle charakteru dílu může zahrnovat například hlavní rozměry, geometrické parametry, polohu a rozměry prvků, referenční prvky nebo měřicí údaje. 

Montážní návod popisuje, jak správně sestavit nebo namontovat díl či sestavu. Obsahuje pořadí jednotlivých montážních kroků, způsob a místo montáže dílů, použitý spojovací materiál, utahovací momenty, potřebné nástroje a přípravky, orientaci a správnou polohu dílů, kontrolní body a požadavky na správné provedení, případně upozornění na kritická místa nebo bezpečnostní požadavky.

Plán spojů určuje, jak a kde mají být díly nebo části konstrukce vzájemně spojeny. Definuje typ a umístění spoje – bodový nebo laserový svar, šroubový spoj či lepení – a podle potřeby také počet, rozmístění a parametry jednotlivých spojů.

Rozpad sestavy je strukturované rozdělení celku na díly a podsestavy. Určuje jejich vzájemnou hierarchii a vazby v rámci celého výrobku.

Vývoj komponent probíhá v několika navazujících cyklech. Návrh se ověřuje pomocí simulací, podle výsledků se konstrukce upravuje a následně znovu ověřuje. Jakmile dosáhne potřebné úrovně rozpracování, přechází se k výrobě prototypových dílů. Ty vznikají na základě 3D modelu a technické dokumentace, například pomocí 3D tisku nebo dalších technologií. 

Prototyp umožňuje ověřit navržené řešení také ve fyzické podobě. Kontroluje se například zástavba v rámci vozidla, vzájemné návaznosti jednotlivých dílů, funkce mechanismů nebo způsob montáže. Zjištěné nedostatky se následně promítají zpět do konstrukce. Vývoj tak pokračuje v dalších cyklech návrhu, výroby a ověřování až do dosažení požadovaných vlastností.