Catesby Projects fa risparmiare ai piloti preziosi secondi con la scansione Artec 3D

Un ingegnere di Catesby Projects che scansiona in 3D una roadcar con Artec Leo

Nel mondo del motorsport, spesso la differenza tra successo e fallimento è un margine sottilissimo. Pochi decimi di secondo possono sembrare un periodo di tempo limitato, ma se li perdi ogni giro troverai molto presto la tua squadra in ultima posizione.

Quindi, in che modo le squadre da corsa identificano i modi per ridurre i tempi sul giro? Dipende in gran parte dal motorsport di cui stiamo parlando. Nella Formula 1, ogni squadra progetta e produce la propria auto da zero. Alcuni prendono ispirazione da altri, ma il modello di competizione di questo sport prevede una "gara di sviluppo", in cui tutti competono per il miglior tempo sul giro in una stagione.

In pratica, i costruttori di F1 rimodellano pavimenti, pance laterali, ali anteriori, ali posteriori e altre parti aerodinamiche, in modo che le auto possano fendere l'aria in modo più efficiente.

Tuttavia, le cose funzionano in modo leggermente diverso nei campionati monomarca. Poiché questi campionati si combattono su auto completamente identiche, guadagnare tempo su giro può essere più difficile e, invece di impegnarsi in una gara di sviluppo, gli ingegneri del team devono concentrarsi sull'ottimizzazione del mezzo.

Una moto in fase di scansione 3D con Artec Leo

Ma c'è un problema con il lavoro di simulazione: deve basarsi su modelli 3D accurati da testare, e i produttori spesso non vogliono distribuire i loro preziosi dati CAD di progettazione. È qui che Catesby Projects entra in gioco. Questo specialista di aerodinamica e simulazione con sede nel Regno Unito scansiona auto e crea modelli 3D pronti per la ricerca e lo sviluppo per i team in campionati mono e multi-marca.

"Supponiamo che qualcuno abbia acquistato un'auto per partecipare a un campionato", spiega Jon Paton, Project Manager di Catesby Projects. "Non sono autorizzati a cambiarla o modificarla, ma vogliono cercare di ottenere la migliore configurazione possibile."

"La scansioniamo e facciamo un lavoro di simulazione al computer per scoprire quali cambiamenti aerodinamici si potrebbero apportare. Quindi li aiutiamo a scoprire se cambiare l'angolo dell'ala anteriore o aggiungere un po' più di inclinazione del pavimento aiuterebbe su circuiti specifici."

"La scansione 3D ci consente di svolgere l'intero carico di lavoro di simulazione senza dover ricorrere a dati CAD per creare un modello fisico."

Nessuna scelta se non la scansione 3D

Operando come parte del più ampio gruppo di consulenza ingegneristica TotalSim, Catesby offre servizi di test fisici e computazionali che facilitano lo sviluppo e la convalida dell'aerodinamica. Molti di questi servizi sono ora basati sulla scansione Artec 3D, ma non è sempre stato così.

Scansione 3D con Artec Leo, con dati acquisiti mostrati sul display integrato

Dato che i produttori di veicoli da corsa monomarca sono riluttanti a condividere i loro dati CAD, Paton afferma che gli ingegneri "non hanno scelta, è necessario uno scanner 3D."

Il lavoro della sua azienda all'inizio consisteva nell'utilizzo di un kit di fotogrammetria, che forniva una precisione globale, e di un Artec Eva per raccogliere i dettagli fini. In seguito l'azienda ha migliorato ulteriormente l'accuratezza e la velocità del processo, lavorando con l'ambasciatore Artec Central Scanning per passare ai più avanzati Artec Leo e Ray.

“Utilizzando questi dispositivi, siamo quasi sempre in grado di scansionare un’auto da corsa sul posto nell’arco di un paio di giorni. Per smontare e scansionare la macchina ci volevano circa quattro ore con Ray", ha detto Paton. "Poi lo smontavamo gradualmente, in modo da poter scansionare ogni condotto, togliere le ruote, scansionare le pinze, le pastiglie e tutto il resto con Leo, prima di riassemblarla."

Inizialmente, Ray ha consentito a Catesby di ottenere una maggiore precisione sulla distanza e di ampliare le sue ambizioni, consentendo a un certo punto persino alla sua squadra di catturare un intero elicottero. Ma da quando hanno acquistato Artec Ray II, il successore di Ray più veloce e con maggiore portata, hanno portato il loro flusso di lavoro a un livello molto più alto.

Il display integrato di Artec Ray II indica quanto tempo rimane nella scansione automobilistica

Ora, con Ray II, possono scansionare i veicoli ancora più rapidamente, prima di digitalizzare le aree critiche per la progettazione con il versatile scanner wireless Artec Leo, e costruire un modello utilizzando i dati alla massima risoluzione. Secondo il Junior Design Engineer Tom Parrish, che ha avuto il suo primo contatto con la scansione 3D di Leo sei mesi fa quando ha iniziato a lavorare con l'azienda, prendere in mano il dispositivo è stato un gioco da ragazzi.

"Quando ho iniziato a usarlo, ricordo che era molto intuitivo", ha spiegato Parrish. "Poiché è abbastanza facile da usare e la sua interfaccia è ottima, in realtà c'è davvero poco che può andare storto. Per esercitarmi, ho scansionato un divano e una sedia, e quando ho visto per la prima volta il modello 3D che compariva sul display incorporato, è stato molto bello!"

Nel suo ufficio negli Stati Uniti, Paton aggiunge che Catesby utilizza anche uno scanner cablato più economico ma afferma che Artec Leo, oltre a offrire flessibilità senza cavi, è relativamente molto più veloce.

Una moto leggermente inclinata per garantire che possa essere catturata nei minimi dettagli con Artec Leo

"Facciamo viaggi in Brasile, Francia e Germania: possiamo semplicemente mettere in valigia Leo, salire su un aereo, scansionare per un paio giorni e poi tornare indietro".

Lavoro di simulazione CFD basato su scansione

Anche Artec Studio è fondamentale per il flusso di lavoro di scansione 3D di Catesby. Una volta terminato il processo di acquisizione, l'azienda utilizza questo software leader del settore per allineare e riordinare le mesh. Parrish è particolarmente affezionato ai suoi strumenti di allineamento, che consentono di "raggruppare i dati", quindi "anche se in una scansione mancano dei dati, è possibile allinearli con altre scansioni per ottenere un modello completo".

Per coloro che desiderano automatizzare l'elaborazione dei dati di scansione, Artec Studio dispone anche della propria modalità Pilota automatico, che sceglie l'algoritmo ottimale per gestire un determinato set di dati. Se lo si desidera, tuttavia, gli utenti possono accedere alle impostazioni e modificarle individualmente.

Nel caso di Catesby, quest'ultimo flusso di lavoro si è dimostrato più adatto alla sua attività. Parrish afferma anche che "smanettare con le impostazioni" gli ha permesso di identificare un modo per "allineare correttamente gli oggetti più piccoli e fonderli insieme", mentre può anche "ridurre il numero di poligoni in una mesh" per ridurre al minimo le dimensioni dei file esportati.

Da Artec Studio, Catesby invia le mesh su programmi di ingegneria avanzati come Geomagic e Hypermesh per ulteriori attività di rifinitura come il riempimento di buchi e la creazione di modelli 3D pronti per la CFD. Attraverso simulazioni CFD, Paton e i suoi colleghi sono quindi in grado di aiutare i team a identificare rapidamente le opportunità per ottimizzare le prestazioni di resistenza e carico aerodinamico delle auto da corsa.

"Si tratta di aiutare gli ingegneri di gara a preparare l'auto più velocemente per trovare le migliori prestazioni", ha spiegato Paton. "Potrebbero farlo fisicamente se avessero abbastanza tempo per testare le macchine sulla pista, ma hanno sessioni di prove limitate, quindi vogliono essere già pronti quando si presentano in pista."

"Ogni circuito è diverso, potrebbe essere a bassa resistenza o ad alta deportanza, ma gli strumenti di simulazione li aiuteranno a scegliere la giusta configurazione per la loro auto."

Creare un "autolavaggio della scansione"

Catesby ha lavorato con team che hanno vinto campionati automobilistici, viene quindi da chiedersi come possa migliorare ulteriormente. Nel settore automobilistico Paton mira alla creazione di un flusso di lavoro di "autolavaggio della scansione," in cui le auto possono essere completamente catturate in un unico passaggio.

L’aggiornamento a Ray II ha già ridotto della metà i tempi di digitalizzazione degli esterni, producendo allo stesso tempo risultati di qualità superiore che catturano meglio dettagli nascosti dei telai e dei passaruota e richiedono meno scansioni aggiuntive con Leo. Poiché anche l'elaborazione e la fusione dei dati di Ray II sono molto più veloci, il suo team ora punta a creare modelli CAD da zero in meno di due giorni, abbastanza velocemente da analizzare le modifiche all’assetto della monoposto tra un test e l'altro.

Tuttavia, l'azienda non è interessata solo alle auto: vuole anche creare modelli 3D di persone. La sua consociata Vorteq ha già utilizzato la scansione 3D per lo sviluppo di biciclette da corsa, e ora Catesby gestisce un impianto di prova sotterraneo di 2,7 chilometri, dove ha l'ambizione di utilizzare la scansione 3D per catturare ogni veicolo che passa attraverso il tunnel.

Artec Ray II mentre scansione in 3D il tunnel di testaggio di Catesby

Ha anche una propria attività di scansione umana, in cui collabora con atleti olimpici per contribuire a rendere la loro attrezzatura il più aderente e aerodinamica possibile. Pensando al futuro, Paton afferma che Catesby ritiene entrambe queste applicazioni molto promettenti: la scansione sblocca nuove opportunità di analizzare i protagonisti del motorsport e sta prendendo piede anche nel mondo del ciclismo.

"Nel mondo del ciclismo sta sempre più crescendo la domanda di personalizzazione, che si tratti di una tuta o di una bicicletta", ha concluso Paton. "Quindi, essere in grado di catturare la geometria il più rapidamente possibile è molto importante per noi."

"Artec Leo è probabilmente la soluzione migliore che abbiamo trovato per personalizzare l'attrezzatura degli atleti a distanza."