Construyendo los autos del mañana: La visión de Ford de movilidad colaborativa, digital y impulsada por compuestos

¿El "Futuro está Construido"?

Recientemente escuché un podcast de Freakonomics donde el CEO Jim Hackett discute su visión futura para Ford Motor Co. El anfitrión Stephen Dubner señala que mientras Ford se ha burlado del upstart de vehículos eléctricos (EV) Tesla en su reciente campaña "Built Ford Proud", Hackett básicamente está apostando el futuro de Ford a vender los datos de sus clientes.

FUENTE: "New ad campaign elicits emotion, takes shot at Tesla", Autonews.com

Dubner presiona a Hackett para hacer el caso de Ford vs. Tesla. Hackett responde:

Nota que Hackett no está hablando solo de vender datos de tu solicitud de crédito, también está intentando desarrollar tecnología que pueda vender a Silicon Valley y otros.

En el Consumer Electronics Show 2018, Ford presentó su Transportation Mobility Cloud que reportadamente soportará el desarrollo rápido de servicios y apps para permitir movimiento más eficiente de personas y transporte inteligente y conectado. Ford también ha promocionado lo que llama C-V2X, o tecnología Celular Vehículo-a-Todo, que dice permitirá a los diversos componentes y aplicaciones de una ciudad compartir información entre sí, desde vehículo a peatones y ciclistas, a toda la infraestructura, permitiendo sistemas de seguridad de evitación de colisiones, priorización de semáforos, y mucho más.

Mientras tanto, Ford ya no construirá sedanes sino solo camiones, SUVs y el Mustang, más 16 modelos EV que ha prometido revelar para 2022.

El vehículo eléctrico Uniti One explotará tecnología de gemelo digital (arriba) y compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono (abajo) en su oferta para redefinir tanto diseños automotrices como producción. FUENTE: Uniti y KW Special Projects.

El futuro es colaborativo, digital, inteligente usando compuestos

Hoy, sin embargo, estoy viendo el video de YouTube de la startup sueca Uniti (https://www.uniti.earth/). La yuxtaposición con Ford no podría ser más dramática.

El primer modelo de la compañía, el Uniti One de dos plazas, fue actualizado usando un proceso de diseño orgánico de iteración rápida y software Siemens PLM, incluyendo su plataforma de diseño generativo NX y gemelo digital así como Simcenter, Teamcenter, Tecnomatix, MindSphere y Fibersim para compuestos. El proceso iterativo "fail-fast" desarrolló tres prototipos funcionales en cuatro meses usando retroalimentación colectiva sobre bocetos, modelos impresos en 3D, mallas CAD y experiencias de realidad virtual. Esto último también involucró miles de clientes potenciales para ayudar a evolucionar la interfaz digital del auto, que se basa en una tablet PC, eliminando el tablero tradicional. El volante también ha sido cambiado por controles de joystick.

El proceso de diseño también incluyó fabricación digital y prototipado virtual de una línea de producción en serie usando Tecnomatix. FUENTE: Siemens

Uniti está abrazando totalmente la tecnología de gemelo digital, con un plan no solo de tener un gemelo digital para cada vehículo en la carretera, sino también para cada fábrica de producción. La compañía entonces usará datos reales en servicio para hacer sus vehículos mejores, dependiendo del uso único e issues de cada uno. Cada gemelo digital puede usarse para rastrear los issues de ese vehículo físico hasta su causa en producción de piezas, diseño, etc. y sugerir reparación, reemplazo de piezas u otra solución. Esos datos se ingresan luego para mejorar diseños futuros pero también las fábricas de producción.

Así, Uniti está persiguiendo no solo vehículos inteligentes, sensores, conectados por el Internet de las Cosas, sino también fabricación avanzada inteligente que aprende y mejora continuamente basado en el rendimiento de sus productos en el mundo real. Siemens está trabajando en este mismo concepto con Airborne y SABIC para la realización de producción de piezas de compuestos termoplásticos a gran escala.

Primero, sin embargo, Uniti simplemente está probando diferentes opciones de fabricación antes de comprometerse a equipos o instalaciones. "Puedes simular la fábrica que funciona primero", dice Horne. "Puedes hacer todo tu modelado de costos y confirmar toda la logística antes de realmente gastar millones construyéndola. ... Y la digitalización hace todo el proceso salvajemente más eficiente".

Sin embargo, Uniti ha comprometido una ubicación para su primera fábrica —Silverstone Park, el histórico circuito de Fórmula 1 y sede del Gran Premio Británico, ahora convertido en un centro de desarrollo de fabricación avanzada. Asociaciones con empresas locales como KW Special Projects (chasis compuestos y fabricación aditiva), Danecca (baterías) y Unipart (logística de cadena de suministro global) indudablemente ayudaron. (Nota que Williams Advanced Engineering ha formado una empresa conjunta con Unipart —Hyperbat Limited con una nueva fábrica (clic en el Fly-through de la página de inicio)— para producir baterías para VE. Williams también presentó su propio chasis de fibra de carbono para VE. El Reino Unido no solo ha formado una estrategia para tomar liderazgo en diseño y producción global de VE, la ha financiado también, incluyendo el desarrollo ToPCaT abajo).

La planta piloto 4.0 en Silverstone —programada para ser operativa para 2020— producirá el Uniti One y servirá como modelo para plantas de ensamblaje "digitales" licenciadas globalmente.

KW Special Projects desarrolló el chasis compuesto reforzado con fibra de carbono que se usará para el Uniti One. FUENTE: KWSP

ToPCaT: ThermoPlastic Carbon Tub

El socio de Uniti, KW Special Projects (KWSP), proporcionará la elección de la compañía para un chasis —el monocasco de termoplástico reforzado con fibra de carbono referido como ToPCaT (ThermoPlastic Carbon Tub). El desarrollo de la tecnología comenzó en 2015, apuntando a una alternativa ligera pero de menor costo a monocacos de epoxi curados en autoclave tradicionales. Usar compuestos termoplásticos permite tiempos de ciclo mucho más bajos así como reciclabilidad, y ToPCaT afirma entregar alto rendimiento, bajos costos de utillaje y fabricación repetible con construcción modular para flexibilidad de diseño y producción.

Según un artículo de Composites in Manufacturing de julio de 2017 en la revista, el director gerente de KWSP, Kieron Salter, dijo que prevé grandes cambios en materiales en los próximos 10 años. Aunque favorece compuestos, predice que los vehículos usarán más materiales híbridos producidos por procesos de fabricación aditiva, incluyendo materiales que pueden auto-curarse, cambiar forma para adaptarse a su entorno y proporcionar monitoreo/diagnóstico de salud estructural. "Uno puede ver que el sector automotriz está muy mucho en un punto de inflexión", dice. "En los próximos 10 años, puede ser que estemos a punto de ver tanto cambio como hemos presenciado en el último siglo".

Tecnologías desarrolladas reflejan la misión

Aunque Uniti y KWSP están abiertos a metales, híbridos y nuevos materiales que puedan desarrollarse en el futuro, han abrazado compuestos de fibra de carbono como parte clave de su misión porque entregan lo ligero, rendimiento y costo clave para hacer que sus diseños de vehículos eléctricos funcionen.

Uniti describe la digitalización como parte de su ADN. Esto también genera valor y rendimiento, permitiendo a un equipo de 15-20 personas completar un diseño base y tres prototipos funcionales en tiempo récord. Veo a Uniti yendo aún más allá que Tesla en su involucramiento y relación con su base de clientes, usando comunicaciones digitales, mientras prueba valor de mercado a través de pre-ordenes y actualiza a sus inversores de crowdfunding.

Hitos y metas futuras de Uniti

• 2016 – Uniti fundada en Suecia
• 2017 — Prototipo de vehículo revelado
• Desarrollo financiado por crowdfunding
• Cultivo de una comunidad a través de redes sociales y mensajería digital
• 2018 — Primeras pre-ordenes online y via dos tiendas MediaMarkt en Suecia (2,500 órdenes)
• 2018 — Presentado en Auto Expo de India un demostrador de realidad virtual de modelo de 5 plazas para ser producido con Bird Group basado en Delhi
• Finales de 2019 — Modelo de Intención de Producción por revelar
• 2020 — Sitio de producción i4.0 totalmente digitalizado en Reino Unido operativo
• 2020 — Modelo de 5 plazas en producción en India
• Expansión al norte de Europa, EE. UU. y Asia Pacífico
• 2024 — Lograr al menos 4% del mercado de VE de batería (BEV) de Europa

Uniti discute desarrollo de sus propias capacidades vehículo-a-vehículo (V2V) y vehículo-a-infraestructura (V2I) —así, el mismo reino de capacidades que C-V2X y Transportation Mobility Cloud de Ford. Pero los esfuerzos de Uniti son una nota al pie, enmarcados como solo uno de sus áreas de innovación y con el motivo de ayudar a sus clientes de vehículos mejorando conducción segura en ciudad, por ejemplo, u ofreciendo nuevas formas de hacer transacciones de estacionamiento seguras.

¿Es todo esto demasiado bueno para ser verdad? Quizás. Creo que la realidad es que los vehículos de Uniti son un mercado de nicho, apuntado a áreas urbanas densas donde congestión y contaminación son problemas reales que necesitan ser abordados ahora. Pero las tendencias que Uniti está demostrando respecto a diseño generativo, prueba virtual de prototipos, gemelos digitales y simulación de procesos de fabricación junto con líneas de producción compuestas de celdas de fabricación inteligentes y flexibles —eso es el futuro de automotriz y más allá.