Los ingenieros de Ford cambian sus herramientas por gafas 3D

7

¿Cómo entran de lleno las nuevas tecnologías en el proceso de fabricación de un coche, e incluso antes, en el pensamiento, la ergonomía o el diseño final? Esto es lo que nos explicaron los equipos de Ford durante una visita al centro de investigación y desarrollo en Colonia.

El trabajo de reflexión en torno a la fabricación de un nuevo modelo de automóvil comienza mucho antes de su comercialización. Se necesitan de 3 a 5 años de gestación antes de presenciar el nacimiento de un automóvil. Gracias a las nuevas tecnologías, los diseñadores han ahorrado tiempo y dinero al pensar y diseñar un nuevo modelo. Como muchos sectores industriales, y en particular la aviación, la industria de la automoción se ha dotado de impresoras 3D de alta gama para desarrollar cualquier tipo de pieza clave en la fabricación de prototipos. Además de estos diseños internos realizados en impresión 3D, Ford utiliza un entorno informático automatizado para probar futuros modelos en realidad virtual. Bautizado CAVE, por Computer Automated Virtual Environment, este sistema reconstruye todo el entorno exterior (carretera, peatones, ciclistas, etc.) para simular el coche en situación y probar la visibilidad del conductor.

Los equipos de Ford nos llevaron al corazón de sus fábricas para presentar estos dos procesos tecnológicos complementarios, la fabricación de piezas mediante impresión 3D y la experiencia virtual de la 3D CAVE. ¿Cómo funciona y cuáles son los beneficios?

La impresión 3D al servicio del diseño de automoción

Como nada reemplaza la sensación muy real del objeto en las manos, ya en 1992, Ford comenzó a utilizar la tecnología de impresión 3D, que era más económica y práctica que contratar el servicio de fabricación. El centro de I+D de Colonia está equipado con 5 modelos de impresoras 3D diseñadas para la producción de objetos. Fabricadas individualmente o en pequeñas cantidades, estas piezas son necesarias para el diseño, tanto a nivel de diseño como para evaluar las fases conceptuales en la fabricación de prototipos de vehículos. Las piezas impresas pueden analizarse individualmente o integrarse en un modelo de automóvil de tamaño completo. Estas impresoras 3D ultrasofisticadas son capaces de fabricar prácticamente cualquier forma utilizando un archivo digital que contiene los datos sobre la estructura del objeto.

Vídeo de demostración de la impresión 3D de una pieza:

Existen varios métodos de fabricación, pero todos se basan en el apilamiento de capas de 0,002 mm de espesor. Ford utiliza máquinas que pueden crear objetos a partir de diferentes materiales: resina de cera, polvo más o menos endurecido y metal. La información sobre la forma y la estructura del material se entrega a la impresora 3D mediante CAD (diseño asistido por computadora). El software dedicado corta los datos en varias capas y luego los transforma en instrucciones para la impresora. Luego, las capas se pegan o fusionan según el material.

La tecnología limita la fabricación de piezas a un máximo de 700 mm. Para piezas grandes, el software de impresión 3D puede dividirlas en múltiples formas para ensamblarlas.

Las ventajas de la impresión 3D son múltiples en el contexto de la investigación y el desarrollo. Rápido y eficiente, permite producir piezas a voluntad, independientemente del número o la complejidad de la forma. Ford dice que este proceso ahorra tiempo y dinero en comparación con la fabricación tradicional en fábrica.

En el futuro, Ford no descarta la producción en masa en impresión 3D, asumiendo que si bien la tecnología puede producir componentes de vehículos, también puede fabricar herramientas o incluso equipos de seguridad personalizados para los empleados, citando dispositivos de protección: orejas personalizadas.

Sumérgete en la realidad virtual completa con la Cueva 3D

Esta es una habitación muy extraña, en la que pasamos una hora. Cómodamente instalados en un verdadero asiento de automóvil ajustable, lentes polarizados en la nariz y joysticks (con sensores de movimiento infrarrojos) en la mano, estamos totalmente inmersos en la cabina. El principio se basa en la reconstrucción ultrarrealista del entorno externo.

La sala en la que vivimos la experiencia 3D Cave está formada por 4 pantallas de vidrio acrílico compuesto (3 paredes y 1 techo) capaces de sumergirnos en un entorno virtual 3D a escala y brindarnos una experiencia bastante realista. Cada pantalla tiene un filtro polarizador 3D de 2,9 x 2,4 metros para una superficie total de proyección de 28 m². Todo está controlado por una computadora encargada de transportar al usuario en varios escenarios. 8 cámaras equipadas con sistemas de infrarrojos siguen los movimientos emitidos por los sensores colocados en las palancas y las gafas del conductor para garantizar la interacción de los movimientos en situación. Así, cuando el conductor toca uno de los elementos del coche, este se vuelve azul en la pantalla y se representan las manos en su posición.

Demostración de la experiencia 3D Cave en vídeo:

Muy cerca del escenario, nada menos que 8 ordenadores se encargan de procesar las imágenes, utilizando 384 GB de RAM para procesar hasta 4,5 GB de datos. Los procesadores en el interior son Nvidia 4 core 6000.

El proceso utiliza 8 proyectores capaces de producir más de 61 millones de píxeles combinados. De acuerdo con el principio 3D, para cada una de las 4 pantallas (3 paredes y 1 techo), un proyector proporciona las imágenes para el ojo izquierdo y otro para el ojo derecho. Las gafas se encargan de recomponer el conjunto para sumergir al espectador-probador en un entorno realista.

Basado en el principio de retroproyección, el proceso 3D Cave funciona como el proceso óptico utilizado en el cine. 4 espejos de 1,2 y 1,5 metros reflejan las imágenes y las proyectan en la pantalla.

Para el Ford Focus, la Cueva 3D permitió validar las dimensiones del habitáculo trasero, en particular el espacio disponible al nivel de las piernas según el ajuste de los asientos, pero también el espacio para los codos según el diseño de las puertas, la accesibilidad del retrovisor en función del ajuste del asiento, acceso a la guantera… Todos estos detalles determinantes en el diseño de un coche. “”, dice Michael Wolf, Director de Realidad Virtual de Ford Europa. “.”

Este dispositivo está destinado principalmente a ingenieros y también se utiliza para mostrar prototipos virtuales a los gerentes, o para realizar “pruebas clínicas” con clientes potenciales. En este caso, la configuración se simplificará y los gestos que pudimos realizar durante la demostración (abrir y cerrar la guantera, encender la radio, cerrar las puertas, etc.) no estarán disponibles. Esta será una experiencia simplificada basada únicamente en cómo se siente el conductor en el automóvil con una interacción simplificada. Los clientes potenciales pueden participar en diferentes etapas del diseño del automóvil.

El entorno 3D sirve para sumergir al conductor en un coche virtual, pero su función no queda ahí. La cueva 3D valida la posibilidad de ensamblar las diferentes partes, un poco como en un rompecabezas, de garantizar que las dimensiones de los objetos diseñados para integrarse en el interior del vehículo (como los asientos, por ejemplo) son compatibles con la puerta Talla. Pero el entorno virtual también se utiliza para certificar “puestos de trabajo de línea” y garantizar que los movimientos de los trabajadores encargados de la fabricación sean lo más cómodos y seguros posible. Numerosos y ambiciosos proyectos para un sistema muy sofisticado que, de momento, sólo existe en Colonia. Ford tiene otros simuladores en Estados Unidos, pero menos sofisticados.

Un ejemplo de un reto superado gracias al 3D

El proceso 3D Cave se utilizó recientemente para mejorar la comodidad de los pasajeros en la parte trasera del B-MAX. Uno de los mayores desafíos de Ford en términos de tecnología. De hecho, era necesario diseñar un habitáculo sin pilar central, la parte que garantiza la solidez en caso de impacto lateral. La eliminación de esta parte cambia por completo la arquitectura del automóvil. Los ingenieros tienen que lidiar con las diversas limitaciones y garantizar la protección de los pasajeros. El simulador de realidad virtual permitió medir el impacto del diseño de las puertas en la visibilidad y limitar los reflejos a través de las ventanas… todas las cuestiones ergonómicas se probaron en situaciones reales.

0 Shares:
You May Also Like