Številna podjetja, zlati v avtomobilski industriji, so prepoznala možnosti simulacij in jih uporabljajo za pospešitev razvojnih ciklov, vpogled v značilnosti izdelkov in zmanjšanje stroškov testiranja.
Eno izmed njih je tudi Ford Motor Company, katerega tehnični vodja Misha Ejakov govori o tem, kako Ford uporablja simulacije za podporo pri prehodu iz proizvodnje vozil z motorji z notranjim izgorevanjem na električna vozila.
V avtomobilski industriji se dogaja revolucija, saj so se številni proizvajalci avtomobilov zavezali, da bodo čez nekaj let proizvajali le še električna vozila. Z naraščajočim pritiskom nova konkurenčna vozila in tehnologije na trg prihajajo hitreje kot kdaj koli prej.
“Regulatorji v Evropi prepovedujejo prodajo novih vozil z notranjim izgorevanjem do leta 2035,” je dejal Misha Ejakov. Prav tako navaja: “To je zelo kratek čas celo za zrela in napredna avtomobilska podjetja za razvoj novih in sofisticiranih električnih vozil.”
Sprejemanje sprememb
Vse to je pospešilo inovacije in ustvarilo okolje, ki ga Ejakov primerja z zgodnjimi dnevi v avtomobilski industriji.
“Mnogi ne vedo, da imajo električna vozila in vozila z motorji z notranjim zgorevanjem podobno zgodovino in da v začetku 20. stoletja ni bilo jasno, katera tehnologija bo postala prevladujoča za pogon cestnih vozil,” je dejal Ejakov. “Enako se dogaja zdaj. Smo na poti električnih inovacij in čeprav ne vemo natančno, kje bomo končali – vemo, v katero smer gremo. “
Prehod na električna vozila se morda zdi preprost postopek zamenjave motorja z notranjim zgorevanjem z električnim pogonom. Toda za proizvajalce avtomobilov, kot je Ford, ki so desetletja vložili v to, da so postali vodilni v svetu na področju vozil z motorjem z notranjim izgorevanjem, je prehod na električna vozila velik podvig.
“To bo velika sprememba,” je povedal Ejakov. “V preteklih letih je veliko ljudi v avtomobilski industriji vložilo veliko truda v razvoj vozil z motorji z notranjim zgorevanjem, ki so zelo učinkovita, praktična in zanesljiva v primerjavi z začetkom. Zdaj imamo namesto motorjev in bencinskih ali dizelskih vozil vozila z elektromotorji in baterijami. Celotna tehnologija se spreminja in to spreminja način, kako bodo kupci uporabljali vozilo, kako ga bodo vozili in uživali v izkušnji. Torej ne gre za preprosto odstranitev običajnega pogonskega sistema in namestitev novega, niti tega ni mogoče storiti tako enostavno.”
Sprejemanje sprememb bo prineslo tako priložnosti kot tehnološke izzive
“Ni še jasno, katera tehnologija in način uvajanja sprememb sta najboljša,” pravi Ejakov. “Ljudje domnevajo, da potrebujete le baterijo in električni motor, vendar to ni res. V poštev je treba vzeti čisto vse podrobnosti o motorju, ki ga želite proizvesti. Na primer, kako želite zasnovati pretvornik? Katere nove funkcije morate vključiti v zasnovo? Kakšna struktura, deli in podsistemi bodo potrebni? Nato, kakšen tip akumulatorja želite ter kako in kje bo nameščen v vozilu? Poleg primarnih funkcij je treba poskrbeti tudi za vse manjše stvari, saj mora biti vozilo praktično in hkrati učinkovito in varno prevozno sredstvo. Vse te stvari je treba upoštevati in načrtovati od začetka, da bodo uspešno delovale skupaj s tistimi elementi, ki ostanejo.”
Lestvico uspeha so visoko postavila vozila z motorji z notranjim zgorevanjem, ki so jih desetletja izpopolnjevali
“Pri električnem vozilu se praktičnost meri z dosegom in časom polnjenja, torej koliko časa traja polnjenje vozila in kako daleč bo vozilo z enim polnjenjem,” je dejal Ejakov. “To je eden največjih izzivov v smislu praktičnosti električnih vozil, saj so običajna vozila v tem zelo dobra. Polnjenje vozila z motorjem z notranjim izgorevanjem na bencinski črpalki traja nekaj minut, razdalja, ki jo lahko prevozimo z enim polnjenjem, pa je ogromna.”
Ejakov pravi, da mora vsako električno vozilo mora biti poleg praktičnosti tudi stroškovno učinkovito. “Vrednost, ki jo dobite za ceno običajnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem, je izjemno visoka in električna vozila morajo tudi v tem konkurirati.”
Simulacije so ključne za reševanje izzivov prehoda na električna vozila
Zahvaljujoč simulacijam je mogoče ustvariti digitalen prikaz kompleksnega sistema, kot je električno vozilo (EV), ali njegovih podsistemov. To omogoča analizo obnašanja v različnih pogojih, preizkušanje različnih konfiguracij in optimizacijo njegove učinkovitosti veliko preden so izdelani fizični prototipi. Ta pristop je še posebej ključen v hitro razvijajoči se avtomobilski industriji, še posebej v času prehoda na električna vozila.
“Soočamo se s kompleksnimi znanstvenimi in inženirskimi izzivi; vedno, ko se ukvarjamo s kompleksnim problemom – naredimo simulacijo. Za uspešno načrtovanje celotnega sistema moramo razumeti, kako deluje, in moramo ga znati modelirati, saj tega ne moremo ugotoviti samo s fizičnimi testi. “
Ejakov uporablja SIMULIA programske rešitve že nekaj časa, svojo pot pa je začel z Abaqusom, programskim paketom za simulacije in analizo končnih elementov.
“V industriji električnih vozil obstajajo dejavniki, ki niso prisotni v običajnih pogonskih sklopih, kot so na primer elektromagnetna polja,” je dejal Ejakov. “Simulacije nam pomagajo razumeti te informacije in jih uporabiti pri razvoju in oblikovanju.”
Potem so tu še drugi izzivi, ki so pogosti v avtomobilski industriji. “Bistvenega pomena je tudi razumevanje in testiranje bolj tradicionalnih vprašanj, kot so vzdržljivost, vibracije in toplotno upravljanje,” je povedal Ejakov. “Pri modeliranju je potrebno upoštevati vse izzive. Najti je treba nove kompromise, nov optimalen prostor in poskrbeti, da bo vse delovalo, kot je predvideno.”
Razumevanje je ključnega pomena
Vsi proizvajalci avtomobilov do neke mere uporabljajo simulacijo, vendar so tisti, ki dosegajo najboljše rezultate, vložili čas, da so razumeli, kaj lahko prinesejo simulacijske zmogljivosti in kako jih kar najbolje izkoristiti.
“Obstaja mnenje, da so simulacije enostavne – samo pritisnete gumb in rešitev se čarobno pojavi,” je dejal Ejakov. “Ampak v tem poslu ni čarovnije. Potrebno je veliko trdega, intelektualnega dela, da razumemo, kako simulacije delujejo in kako jih je mogoče uporabiti. Šele, ko je vse narejeno pravilno, je videti kot čarovnija.
Prihodnost avtomobilske industrije
“Avtomobilska industrija je kompleksen ekosistem avtomobilskih podjetij, trgovcev, dobaviteljev in drugih,” je dejal Ejakov. “Osebno menim, da bi to lahko bila najnaprednejša in najbolj konkurenčna panoga. Gotovo je področje strojništva in elektrifikacije zelo konkurenčno.”
Ta ogromna in kompleksna industrija se preoblikuje s tako hitrostjo, da je težko natančno napovedati, kako bo videti čez nekaj desetletij.
“Nihče ne ve, kakšna bo industrija čez 20 let, ker je to daleč v smislu inovacij in napredka,” pravi Ejakov. “Kar vem, je, da bo zanimivo. Smo na začetku razburljivega potovanja in pred nami je še dolga pot in verjamem, da nas bo končna destinacija presenetila. “
Kako vam CADCAM Lab lahko pomaga?
V CADCAM Labu smo specializirani za zagotavljanje rešitev za digitalno preobrazbo, vključno z rešitvami iz portfelja SIMULIA. SIMULIA vsebuje aplikacije za virtualno validacijo in učinkovito reševanje fizikalnih problemov. Še posebej zmogljiva je, ko je treba reševati probleme v zvezi s kontakti, nelinearnostjo materialov, ko so potrebne simulacije na kompozitnih materialih in podobno. Ima vgrajene implicitne, eksplicitne in CFD rešitve, a tudi možnost razširitve funkcionalnosti s skriptiranjem in uporabo podprogramov.
Pri vsaki rešitvi iz našega portfelja imamo strokovno ekipo inženirjev, ki lahko pomaga pri implementaciji rešitev in realizaciji idej.
Preberite še ostale bloge
Prijavite se na e-novice
Prijavite se na CADCAM Lab e-novice in bodite pravočasno obveščeni o novostih in vsebinah iz PLM, CAD, CAM in CAE sveta. Z e-novicami boste prav tako prejemali informacije o aktualnih dogodkih, webinarjih in posebnih ponudbah, ki jih pripravljamo za vas, prav tako pa boste seznanjeni z najnovejšimi Tips & tricks, kjer boste našli odgovore na vprašanja, ki se vam pojavljamo med delom z našimi programskimi rešitvami.