Ford: Cómo la experiencia en la Fórmula 1 está dando forma a nuestra nueva familia de vehículos eléctricos
Nuestro equipo de aerodinámica dedicó gran parte de su carrera a obsesionarse con detalles que la mayoría de la gente no ve.
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Más de la mitad de nuestro equipo aerodinámico proviene del mundo de la Fórmula 1, donde el aire es tu mejor aliado o tu peor enemigo.
Cuando estás buscando milisegundos en un tiempo de vuelta, cada curva y cada milímetro importan.
Esa misma obsesión nos ayudó a hacer que la eficiencia aerodinámica de nuestra nueva camioneta eléctrica de tamaño mediano sea más de un 15 % mejor que la de cualquier otra camioneta en el mercado hoy en día y, en última instancia, resultará en una mayor autonomía y un menor costo para nuestros clientes. 1
INFLUENCIA DE LA F1: FRACASA RÁPIDO, APRENDE MÁS RÁPIDO
Para dar vida a nuestra nueva camioneta eléctrica mediana, no solo nos inspiramos en la industria automotriz, sino también en los circuitos. Al adaptar un ciclo de desarrollo inspirado en la Fórmula 1, cambiamos nuestro enfoque hacia una mentalidad de “fallar rápido, aprender más rápido”.
Históricamente, los túneles de viento se utilizan al final de un proyecto para validar un diseño y cuando hay pocas posibilidades de cambio. Nosotros le dimos la vuelta a esta situación. Usamos el túnel de viento como herramienta de desarrollo cuando los diseñadores apenas empezaban a plasmarlo, operando con la urgencia de un equipo de boxes de un equipo de carreras.
Para lograrlo, utilizamos una construcción modular tipo LEGO para nuestro vehículo de prueba. Esto nos permitió intercambiar piezas impresas y mecanizadas en 3D, desde los protectores de bajos hasta la fascia delantera y la suspensión, en tan solo minutos. Probamos miles de componentes impresos en 3D, incluyendo versiones de la suspensión y las unidades de tracción que aún no existían como prototipos funcionales. Medimos las fuerzas que cambiarían como resultado en las direcciones vertical, longitudinal y lateral en una cinta de correr de acero de 1,2 mm de grosor, del tamaño de un coche, que se ajustaba a la velocidad del aire a 140 km/h.
Dado que estas piezas impresas en 3D tenían una precisión de fracciones de milímetro con respecto a nuestras simulaciones, nos permitió desarrollar una comprensión más profunda, basada en datos, de cómo cada detalle afecta el alcance y la eficiencia en el mundo real.
LOS OBJETIVOS DEL PROCESO
Este ritmo acelerado nos permitió perseguir constantemente nuestros objetivos de recompensa: las métricas numéricas que utilizamos para convertir las mejoras de eficiencia directamente en ahorro de batería y autonomía estimada. También nos ayudó a recopilar los datos necesarios para mejorar nuestras capacidades de simulación, en un círculo virtuoso diseñado para mejorar nuestras capacidades predictivas en dinámica de fluidos computacional.
Pero probar más rápido es sólo la mitad de la batalla; también hay que pensar más rápido.
Para procesar la enorme cantidad de datos provenientes de nuestros conjuntos de sensores ampliados, reconstruimos nuestro conjunto de herramientas digitales aerodinámicas desde cero. Creamos canales de datos modernizados y visualizaciones personalizadas, creando un flujo de información fluido en todo el equipo de aerodinámica. Todos, tanto en Michigan como en California, podían ver la transmisión de datos del túnel de viento en tiempo real y compararla con simulaciones. Y, a diferencia de la Fórmula 1, no estábamos limitados por una regla sobre la cantidad de cómputo, la cantidad de horas ni el tipo de supercomputadora que podíamos usar.
Estas herramientas digitales no solo nos aceleran: sientan las bases para el futuro diseño basado en IA. Nos permiten identificar con precisión qué cambios pueden tener el mayor impacto en el coste y la autonomía de la batería, lo que nos ayuda a comprender el porqué de la física. Al fin y al cabo, el aire es invisible.
Al aplicar nuestro conjunto de herramientas inspirado en la F1, pudimos encontrar mejoras aerodinámicas en áreas que otros podrían pasar por alto.
AQUÍ HAY TRES MANERAS EN QUE “BUSCAMOS LA FÍSICA” PARA AMPLIAR LA AUTONOMÍA DE NUESTRO NUEVO CAMIÓN ELÉCTRICO:
Obsesionarse con la aerodinámica
Ilustración del prototipo.
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- La superficie virtual
Esculpimos la línea del techo para disipar cuidadosamente el aire a alta velocidad en un perfil en forma de lágrima que se extiende sobre la caja. Esto crea una “superficie virtual”, permitiendo que el aire circule por completo sobre la caja. Para el aire, ya no es una camioneta, sino una silueta elegante y aerodinámica.
- El espejo de 1,5 millas
La innovación suele surgir de la simplificación. En lugar de usar motores separados para el ajuste y plegado eléctrico del cristal, fusionamos estas funciones en un único actuador. Ahora que el cuerpo del espejo ya no necesita espacio interno para que el cristal se mueva de forma independiente, logramos reducir la carcasa en más de un 20 %. Esta reducción del área frontal y la masa permite una forma más aerodinámica, lo que aumenta aproximadamente 2,4 km de autonomía. Puede que no parezca mucho, pero estas pequeñas mejoras se suman.
- Sigilo en los bajos
La parte inferior de una camioneta suele ser una pesadilla aerodinámica. La tratamos como si fuera un piso de carreras, instalando pernos a ras del piso en cavidades diminutas y diseñando minuciosamente la parte inferior para guiar el aire alrededor de los neumáticos delanteros y la suspensión. Si bien no se puede hacer desaparecer por completo la estela de los neumáticos, se puede controlar. Dirigimos la estela de los neumáticos delanteros directamente hacia los neumáticos traseros, “ocultando” eficazmente las ruedas traseras. Al evitar que los neumáticos traseros se perforaran con el viento, ganamos 7,2 km adicionales de autonomía.
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La diferencia de 50 millas
Este vehículo es un sistema único e integrado. No podíamos simplemente usar la carrocería de un camión existente; la física no funcionaría. Para ofrecerle al cliente autonomía y asequibilidad, la carrocería tuvo que ser esculpida meticulosamente desde el primer día.
¿EL RESULTADO?
Si la misma batería se combinara con la aerodinámica del camión de gasolina mediano más eficiente de EE. UU., creemos que nuestro nuevo camión eléctrico tendría casi 80 km o un 15 % más de autonomía. Y una mejora del 30 % a velocidades de autopista.
Estamos realizando pruebas reales en circuitos y calles urbanas para asegurarnos de que cada detalle sea perfecto. Estos conocimientos nos ayudarán a perfeccionar nuestra producción y guiarán la próxima generación de nuestra Plataforma Universal de Vehículos Eléctricos (VE).
Quizás no veas el aire que hemos logrado, pero sin duda sentirás la diferencia en el viaje.
Saleem Merkt es gerente senior de Aerodinámica Avanzada de Vehículos Eléctricos.