Challenge

CAD 학습 곡선을 단축하고 통합 설계 시뮬레이션 도구에 액세스할 수 있도록 함으로써 UNH Precision Racing(뉴햄프셔 대학교의 SAE Formula One 경주 팀)에 참여하는 등 기계공학부 학생들의 실제 경험을 개선합니다.

Solution

SOLIDWORKS 교육용 버전 소프트웨어를 구현하여 기계공학부 교육 과정과 UNH Precision Racing의 노력을 지원합니다.

Results

  • 팀 성과를 역대 최고로 향상
  • 시뮬레이션 도구로 경주용 자동차 설계 검증
  • 팀 구성원 간 커뮤니케이션 촉진
  • 설계 시각화 개선

뉴햄프셔 대학교는 미국의 일류 연구기관으로 손꼽힙니다. 전국에서 가장 수려한 캠퍼스 중 하나인 굽이진 언덕과 하상에 자리잡은 UNH는 수십여 학과와 학제간 기관, 연구 센터로 구성되어 있으며 전 세계 학생들과 교수진을 끌어 모으는 곳입니다. 이 대학교의 공학 및 자연 과학 대학은 기계 공학부를 갖추고 있으며, 여기에는 최첨단 시설과 실제 엔지니어링 경험에 역점을 두는 효과적인 교육 과정이 포함되어 있습니다.

그러한 실제 경험으로는 고급 설계 프로젝트뿐 아니라 학교의 SAE(미국 자동차 기술학회) Formula One 경주 팀(UNH Precision Racing으로 더 잘 알려짐) 참여도 포함되어 있습니다. 기계 공학부 학부장인 Brad Kinsey 교수에 따르면, UNH Precision Racing은 학생들에게 엔지니어링 기술을 응용할 기회는 물론 경쟁력 있는 실제 설계 프로젝트에 대한 지식도 제공합니다.

2009년까지는 UNH 학생들과 UNH Precision Racing의 구성원이 설계 교육 과정의 일환으로, 그리고 경주 팀의 자동차 개발을 위해 경쟁업체의 3D CAD 시스템을 사용했습니다. 이 때가 바로 UNH가 3D CAD 패키지를 SOLIDWORKS® 교육용 버전 소프트웨어로 교체하기로 결정한 시점입니다. Kinsey는 "학생들이 이전의 소프트웨어 사용을 매우 어려워한다는 것을 알게 되어 SOLIDWORKS로 전환하기로 했습니다. 이것은 사용이 더 용이하면서도 학생들이 통합된 엔지니어링 및 해석 도구에 액세스할 수 있게 해 주기 때문입니다. 이전 시스템에서는 학생들에게 설계 도구를 신속히 선택하여 경주용 자동차를 비롯한 다양한 프로젝트에 사용하도록 하는 대신 CAD를 가르쳤습니다."라고 밝힙니다.

UNH는 SOLIDWORKS 교육용 버전 소프트웨어를 선택하고 500개의 사용권을 취득했는데, 이는 사용이 용이하고 유한 요소 해석(FEA) 시뮬레이션 도구 전체를 포함하고 있으며 효과적인 설계 커뮤니케이션 및 실사적 렌더링 기능을 제공한다는 이유에서였습니다.

Kinsey는 "SOLIDWORKS를 사용하면 학생들이 도구보다는 설계 및 엔지니어링에 더욱 집중할 수 있습니다. UNH Precision Racing은 프레임, 서스펜션, 전자장치, 컨트롤, 공기 역학 등 여러 하위 팀으로 구성되어 있으며 SOLIDWORKS 소프트웨어를 통해 다양한 분야 간 협업과 커뮤니케이션이 더욱 촉진됩니다. SOLIDWORKS가 없었다면 이 팀이 이만한 품질의 자동차를 생산하지는 못했을 것입니다."라고 설명합니다.

 

설계 최적화

SOLIDWORKS 교육용 버전 소프트웨어를 사용하는 UNH Precision Racing은 FEA 도구를 이용하여 자동차 설계의 다양한 측면을 검증할 뿐 아니라 무게는 줄이지만 안전은 보장하는 중요 부품을 최적화할 수도 있습니다. 2013-2014년도에 팀의 주장을 맡은 바 있는 UNH의 Drummond Biles 조교는 "우리는 무언가 만들기에 앞서 SOLIDWORKS로 다양한 설계 분석을 실시했습니다. 유동 해석으로 공기 역학을 개선하고, 고유진동수 해석으로 공진을 찾고 흡기 성능을 높였으며, 구조 해석으로 하부 컨트롤 암을 최적화했습니다.

SOLIDWORKS 설계 소프트웨어를 선택하는 데 고민의 여지는 없었습니다."라고 말하며, "이후에는 고급 모듈을 경주용 자동차 같은 프로젝트 작업으로 통합하여 설계를 최대한 최적화한 후에 기계 작업장으로 가서 SOLIDWORKS의 애드인인 MasterCAM®을 사용해 손쉽게 코드를 생성하고 CNC 기계 가공을 실행할 수 있습니다."라고 밝힙니다.

SOLIDWORKS를 사용하면 학생들이 도구보다는 설계 및 엔지니어링에 더욱 집중할 수 있습니다. UNH Precision Racing은 프레임, 서스펜션, 전자장치, 컨트롤, 공기 역학 등 여러 하위 팀으로 구성되어 있으며 SOLIDWORKS 소프트웨어를 통해 다양한 분야 간 협업과 커뮤니케이션이 더욱 촉진됩니다. SOLIDWORKS가 없었다면 이 팀이 이만한 품질의 자동차를 생산하지는 못했을 것입니다.

Brad Kinsey
기계 공학부 학부장 겸 교수

SOLIDWORKS의 설계 시각화 및 실사적 렌더링 도구는 팀 전체 및 SAE와의 커뮤니케이션과 협업을 촉진합니다. 예를 들어 UNH Precision Racing은 한 해의 중간 무렵에 SAE에 진행 상황을 보여 주는 보고서를 제공해야 합니다. Biles는 "SOLIDWORKS의 렌더링 기능으로 모든 제조 문서가 망라된 예상되는 자동차 모습의 실사적 렌더링을 제공할 수 있습니다."라고 말합니다.

그리고는 "팀 내에서 우리는 SOLIDWORKS 설계 시각화, 충돌 탐지, 애니메이션, 구멍 정렬 불량 도구를 사용하여 모델의 잠재적인 성능 문제를 식별하고 해결하며, 시간을 절약하고, 생산, 제작 및 조립 후에는 더욱 완성도 높은 자동차를 만들어 낼 수 있습니다. 금속 절단 공정에 들어가기 전에 다양한 어셈블리를 SOLIDWORKS의 마스터 모델로 가져오고 설계를 철저히 검토합니다. 또한 SOLIDWORKS를 사용하며 자동차 본체용 탄소 섬유 등 다양한 재료를 활용하기 시작했습니다."라고 덧붙입니다.

 

UNH PRECISION RACING의 가장 성공적인 시즌

UNH Precision Racing은 SOLIDWORKS 소프트웨어로 전환한 후 경쟁력을 높였습니다. 2013-2014 SAE Formula One 시즌은 UNH Precision Racing에 있어서 사상 최고의 시즌이었습니다. 이 팀은 재정적으로 더 여유로운 여러 경쟁자가 포함된 분야에서 전체 26위를 차지했습니다. Biles는 "우리의 목표는 역대 팀들의 경험을 살리고 SOLIDWORKS의 엔지니어링 도구를 활용하여 해마다 발전하는 것입니다."라고 강조합니다.

Kinsey는 "SOLIDWORKS로 전환한 후 우리 팀에 들어오려는 신입생이 늘어났습니다. 우리 학생들은 SOLIDWORKS를 빨리 익히고 사용하고자 합니다. SOLIDWORKS로의 이전은 학생들에게 실제 엔지니어링 경험을 제공한다는 우리의 목표를 달성하는 데 확실히 도움이 되었습니다."라고 덧붙입니다.