SnRD로 시간, 비용 절약은 물론 자동차의 품질도 향상시키세요!

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  차량 내부에서 발생하는 소음들은 계기판, 센터 콘솔, 도어 트림과 같은 부품에 영향을 미치게 됩니다. 간격을 두고 떨어져 있던 2개의 부품이, 다양한 원인에 의해 서로 접촉하게 되면서 덜거덕 거리는 소리가 발생하는 경우가 있습니다. 반면에 붙어있던 두 부분이 접촉하면서 삐걱 거리는 소리가 발생하는 경우도 생길 수 있으며 충분히 큰 상대 변위가 발생하게 됩니다. 운전자들이 이러한 삐걱 거리는 소리와 덜거덕 거리는 소리를 들으면, 제품의 전반적인 품질이 떨어지는 느낌을 받을 수 밖에 없습니다. 부정적인 인식을 피하기 위해 오늘날 자동차 제조업체는, 이러한 문제가 발생하지 않도록 상당한 노력을 기울이고 있습니다.

  기존의 전통적인 프로세스를 놓고 보면 프로토 타입을 제작하고, 재료 간 상호 작용을 테스트하고, 문제가 발생했을 때 이를 수정하는 전통적인 프로세스는, 시간이 많이 걸리고 비용도 많이 듭니다. 따라서 자동차 산업계는 이러한 현상을 보다 잘 이해하고 예측해야 실내 소음을 줄이고 승차 품질을 향상시킬 수 있습니다.

  국립 전기 자동차 스웨덴(National Electric Vehicle Sweden: NEVS)는 SAAB 자동차의 숙련된 엔지니어링 팀으로 구성된 전기 자동차 및 기술 개발 업체입니다. 이 회사의 비전은 개발을 통해 보다 매력적인 전기 자동차(EV) 경험을 제공하여, 미래를 위한 보다 지속 가능한 이동성을 완성하는 것입니다. NEVS는 중국 주주들과 협력하여 천진 빈하이 하이텍(Tianjin Binhai Hightech) 지대 및 베이징의 브랜드 체험 센터에 생산 및 R&D를 위한 합작 투자를 진행하고 있습니다.

  NEVS는 SAAB 자동차에서 쌓은 차량 개발 경험으로, 설계 프로세스를 위한 풍부한 시뮬레이션 기술 관련 지식을 가지고 있었습니다. 내부 개발은 내부 시뮬레이션 팀의 책임하에 수행되며 모든 특성은 유한 요소 모델을 사용하여 여러 조사에 대해 평가되고 있었지만, 덜거덕 및 삐걱거리는 소리 문제에 대해 예측하기 위한 시뮬레이션 전략은 아직 세워두지 않고 있었습니다.

NEVS-SNRD-Success-Story4▲ 설계 변형 평가 – S&R 결과 분석을 위한 SnRD 의 자동 비교 결과

NEVS-SNRD-Success-Story5▲ SnRD 적용을 위한 GD&T의 인터페이스


알테어의 Squeak & Rattle Director 를 구현하다!

  NEVS는 알테어 하이퍼웍스 제품 군을 오랫동안 사용해 온 것을 바탕으로, 알테어 프로덕트디자인(Altair ProductDesign)에 요청하여 내부의 이러한 소음 품질 문제가 시뮬레이션으로 해결될 수 있는지 확인했습니다. 프로젝트를 수행하기 위해 알테어 프로덕트디자인 팀은 알테어의 Squeak & Rattle Director(SnRD)를 구현하기 위해 NEVS 시뮬레이션 팀과 함께 현장에서 작업했습니다.

  SnRD는 설계 대안을 신속하게 식별 및 분석하여 조립품의 삐걱 및 덜거덕 거리는 소리의 근본 원인을 제거하는 포괄적인 서비스 및 소프트웨어 자동화 세트입니다. 알테어 프로덕트디자인의 사용자 정의 기능을 통해, NEVS 차량 내부에서 시간에 따라 소음을 유발할 수 있는 부품 변위에 대해 파악하기 시작했습니다.

  이 프로젝트의 첫 번째 단계는, 초기 설계의 성능을 기준으로 Squeak and Rattle(S&R) 위험 분석에 사용될 수 있는 기본 모델을 구축하는 것이 었습니다. 지오메트리 치수 기입 및 공차 계산(GD&T) 데이터는 최악의 시나리오 및 사인 스윕 로딩 조건과 함께 초기 평가 단계를 수행하는 데 사용되었습니다. 이 초기 단계에서 확인된 위험 영역은 설계 팀에게 전달되었으며, 종합적인 설계 권장 사항을 프로젝트 팀에 제안할 수 있었습니다.

  이후 잠재적으로 S&R에 긍정적 영향을 미치는 신소재들을 통합하여 지오메트리가 새롭게 업데이트 되었습니다. 새로운 GD&T 데이터가 모델에 구현되었고, 그 결과를 기준선 모델과 비교하여 새로운 조건에 대한 추가 위험 분석을 수행했습니다. 초기 설계 결과를 업데이트 된 모델과 비교하고 알테어 프로덕트디자인 팀이 근본 원인 분석을 수행하여, 내부 구조 에서의 중요한 인터페이스와 연결을 파악할 수 있었습니다.

  동적 거동에 대한 상대 변위 프로파일이 상세하게 분석되어, 팀은 임계 주파수를 식별하고 전체 강성과 국소 강성 사이의 최적 균형을 찾을 수 있었습니다.

  설계 팀은 구조 강성을 향상시키는 효율적인 방법을 탐구하기 위해 컴포넌트 레벨 최적화 연구를 수행했습니다. 그리고 마지막으로, NEVS의 내부 시뮬레이션 팀은 다양한 컴포넌트의 개선 및 문제가 있는 틈새의 크기 조정을 안내하는 상세한 보고서를 작성했습니다.

NEVS-SNRD-Success-Story6▲ 이전의 Saab 9-3 조종석 모듈

NEVS-SNRD-Success-Story7▲ SnRD의 시각화 기능을 이용한, 새로워진 설계 조종석에서의 S&R 지역 파악


비용은 최소화하면서 개발 프로세스 가속화

  일반적으로 내연 기관에서 발생하는 소리는 덜거덕 거리는 소음을 잘 들리지 않게 가려줍니다. 그러나 이것은 전기 동력 전달 장치의 경우라면 달라집니다. SnRD는 NEVS가 실제 프로토 타입없이 S&R 위험 영역을 식별하고 위험 영역을 수정하기 위한 유용한 정보를 제공하여 보다 견고한 설계에 도달하도록 지원했습니다.

  NEVS는 이제 다양한 재료 특성, 공차 체인, 다른 하중의 영향과 같은 민감도 연구를 통해 제조된 부품으로부터 발생할 수 있는 다양한 편차 효과를 탐색할 수 있게 되었습니다. 필요한 모델은 이제 신속하게 구축되고, 해석을 위해 설정되며, 결과는 자동으로 후처리되고, 구조 전체의 개선 사항을 식별하는 강력하고 지능적인 최적화 기술을 적용할 수 있게 되었습니다. 프로토 타입 제품에 대한 요구 사항이 줄어들어 결과적으로 개발 프로그램 전반에 걸쳐 상당한 비용과 시간을 절약할 수 있게 되었습니다.

NEVS-SNRD-Success-Story  “이번 사례를 통해 알테어의 Squeak & Rattle Director가 잠재적인 삐걱 및 덜거덕 거리는 소리와 위험 요소를 조기에 평가하고 물질 선택을 결정하며 엔지니어링 차원의 예방 조치를 하는데 매우 유용하다는 것을 알게 되었습니다.”

비요른 로스발(Björn Rosvall),
국립 전기 자동차 스웨덴(National Electric Vehicle Sweden AB)
계기판 및 바닥 콘솔 관련 리드 엔지니어




* 산업
– 자동차

* 과제
– 전기 자동차의 삐걱 및 덜거덕 거리는 소리에 대한 파악 및 정확한 시뮬레이션

* 알테어 솔루션
• CAE를 이용하여 S&R 예방
• SnRD 적용 및 교육

* 이점
• 위험 영역의 신속한 식별
• 개발 시간 단축
• 프로토 타입 필요성 감소

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