3D měření je ve vývoji moderních vozidel nepostradatelné, říká Matúš Frenák z AURELu

Metody 3D metrologie dnes patří k pilířům automobilového vývoje. Bez nich by nebylo možné přesně propojit digitální návrhy s realitou, udržet stabilní výrobu, ani spolehlivě vyhodnotit výsledky crash testů. Jak tato oblast funguje v praxi, jaké technologie se v AURELu využívají a kde má trojrozměrné měření největší přidanou hodnotu? Na to jsme se zeptali Matúše Frenáka, koordinátora pro 3D měření a projekty dopravní bezpečnosti v AURELu.

Co vše obnáší vaše pozice?

Moje práce se pohybuje na pomezí techniky, organizace a komunikace. V oblasti 3D měření připravuji a plánuji celý proces – od výběru technologie přes harmonogram až po realizaci v terénu. V projektech dopravní bezpečnosti vedu mimo jiné program „Nehoda nanečisto”. Od prvního kontaktu se zákazníkem ladíme účel, scénář a očekávané výsledky, které následně převádím do finální podoby ve virtuální realitě. Mojí úlohou je pohlídat, aby technické řešení i organizace perfektně odpovídaly potřebám klienta.

Jak dlouho už AUREL pracuje s 3D metodami?

Věnujeme se jim více než 20 let. Začínali jsme statickou fotogrammetrií – první projekty měření deformací u vozů probíhaly na vozech Škoda Octavia druhé generace. Postupně jsme na těchto projektech získávali zkušenosti, rozšiřovali naše know-how a otevírali si cestu k dalším metodám měření.

Kolik odborníků dnes tvoří tým 3D metrologie?

Celkem jedenáct specialistů. Každý se orientuje na jinou část – někteří na statickou nebo dynamickou fotogrammetrii, jiní na 3D skenování či kontaktní měření. Díky tomuto rozdělení máme pokryté jak klasické, tak vysoce sofistikované postupy a můžeme pružně reagovat na specifické požadavky jednotlivých projektů.

AUREL je součástí skupiny Colegium Holding, kde vaše 3D měření využívají i další firmy. Můžete uvést příklad, jak spolupráce funguje?

Spolupracovali jsme například s firmou LENAM, kde jsme přesně určovali polohy potenciometrů a akcelerometrů na reálném vozidle. Výstupy sloužily jako podklad pro další vývoj. Jsem ale přesvědčený, že 3D měření má velký potenciál i v dalších firmách v rámci holdingu. Ať už jde o kontrolu geometrie, dokumentaci prototypů, nebo podporu vývoje, naše metody mohou přinést užitečné a přesné informace v mnoha oblastech.

Jaká je role 3D metrologie v procesu vývoje automobilu?

3D měření hraje ve vývoji automobilů zásadní roli, protože propojuje digitální návrh s reálnou výrobou. Umožňuje přesně ověřit, zda fyzické díly odpovídají CAD modelu, a tím zajišťuje rozměrovou přesnost i kvalitu produktu. Využívá se už při prototypování, kde rychle odhalí odchylky a pomůže optimalizovat tvary i konstrukci, a slouží také ke kontrole nástrojů, forem či montážních sestav.  

A jak slouží ve výrobě? 

Ve výrobě zajišťuje průběžnou kontrolu kvality a stability procesů, takže umožňuje automobilkám včas reagovat na jakékoli změny. Výsledkem je efektivnější vývoj, rychlejší uvedení vozidla na trh a vyšší spolehlivost i estetická úroveň finálního automobilu. Mezi klíčové aplikace patří také digitální kontrola rozměrů karoserie pomocí optických systémů, jako jsou Zeiss ATOS Q nebo Faro Focus, a deformační analýzy po crash testech, kdy se pomocí skenování vyhodnocuje chování konstrukce a použitých materiálů.

Používáte kontaktní i bezkontaktní metody měření. Kdy je vhodné použít kterou z nich?

Bezkontaktní skenery – optické i laserové – využíváme tam, kde je potřeba rychle zachytit kompletní tvar dílu. Typicky jde o karosářské části, plastové výlisky nebo designové plochy, kde zákazník očekává rychlou orientaci v tvarových odchylkách a vizuální porovnání s CAD modelem. Naopak kontaktní metody, tedy měření dotykovou sondou, volíme tam, kde je zásadní extrémní přesnost na jednotlivých bodech, například u otvorů, čepů, dosedacích ploch nebo funkčních geometrických prvků. V praxi se obě metody často propojují – bezkontaktní část dodá rychlý přehled o tvaru, kontaktní měření následně zpřesní kritické oblasti.

Jak vypadá proces měření v praxi?

Všechno začíná přípravou dílu. Ten se očistí, ustaví do přípravku a zajistí tak, aby bylo možné měření opakovat za stejných podmínek. Poté se zvolí vhodná měřicí metoda podle typu dílu a požadované přesnosti – buď optický 3D skener pro rychlé sejmutí celého povrchu, nebo kontaktní CMM přístroj, který snímá jednotlivé body s maximální přesností. Nasbíraná data se následně porovnají s CAD modelem a vyhodnotí se odchylky včetně tolerančních polí. Výstupem je detailní report používaný konstrukcí, technologií i oddělením kvality. Jeho cílem je odhalit a odstranit nesoulady ještě předtím, než díl vstoupí do sériové výroby.

Co přesně zákazník od AURELu získá?

Standardní výstup tvoří 3D barevné mapy odchylek, které okamžitě ukážou, kde a jak se díl odchyluje od nominálního CAD modelu nebo od stavu před testem. Vizualizace jsou doplněné tabulkami s přesnými hodnotami rozměrů, tolerancí a dalšími kritickými parametry. Pokud zákazník potřebuje pracovat s daty dále, poskytujeme mu také STL model nebo polygonální síť pro použití v CAD či metrologickém softwaru. 

A jak tato data automobilky využívají pro svá další rozhodnutí? 

Díky těmto výstupům může firma okamžitě rozhodnout o tom, zda je díl v toleranci, potřebuje úpravu nástroje, nebo je nutné zasáhnout do výrobního procesu. Může tedy reagovat rychle a včas, ještě než vzniknou větší výrobní ztráty.

Ve vývoji a bezpečnosti automobilů hraje důležitou roli testování. Jaké metody trojrozměrného měření používáte při crash testech?

Při nárazových testech využíváme statickou i dynamickou fotogrammetrii, která nám umožňuje detailně zachytit průběh rychlých dějů v reálném čase. Díky následnému 3D skenování pak dokážeme velmi přesně zdokumentovat deformace po nárazu. Kombinace těchto metod nám poskytuje komplexní a přesný obraz o tom, co se při testu skutečně odehrálo. Umožňuje nám provádět detailní deformační analýzy po čelních, bočních i zadních nárazech – měří například stlačení výztuh, deformace kufru, změny prostoru pro posádku nebo posun celé geometrie vozu.

Jak vlastně fotogrammetrie funguje? 

Fotogrammetrie je přesné 3D měření založené na sérii fotografií a optických značkách. Technik osadí měřený objekt markery, pořídí snímky z různých úhlů a software pomocí triangulace vypočítá jejich přesné prostorové souřadnice. Výsledkem je detailní 3D mračno bodů, které lze porovnat s CAD daty nebo použít pro analýzu deformací, dokumentaci i simulace. Je to metoda mimořádně spolehlivá, přesná a ideální všude tam, kde je potřeba měřit bez zásahu do objektu.

A je to v Česku obvyklá metoda měření? 

V Česku běžným standardem není, ale my ji v AURELu používáme už přes 20 let. Ročně realizujeme 100–200 crash testů (v minulosti to bylo i přes 300). Pravidelně dojíždíme do crashové laboratoře Škoda Auto, kde měříme vozy po nárazových zkouškách pomocí statické i dynamické fotogrammetrie i 3D skenování. Některé díly navíc scanujeme už před samotným testem přímo v AURELu.

Můžu se na závěr zeptat, který projekt z oblasti 3D měření nebo testování bezpečnosti vás v AURELu nejvíce posunul technicky kupředu?

Vybrat jeden konkrétní je téměř nemožné. Každý projekt přináší novou výzvu – jiný materiál, specifický tvar nebo atypický požadavek zákazníka. Každé měření nás nutí přemýšlet nad optimalizací postupů, přesností i efektivitou zpracování dat. Díky tomu neustále pracujeme s novými technologiemi a zlepšujeme kombinaci kontaktního a bezkontaktního měření. Největší technický posun pro nás tedy plyne z celkové rozmanitosti projektů, která drží tým ve stálém tempu inovací.

Děkuji za rozhovor!