- No podía desarrollar componentes completos en 3D
- El proceso de diseño en 2D causaba numerosos errores
- La gestión de piezas y datos a lo largo del ciclo de vida del producto era poco eficiente
- La innovación y la optimización no eran suficientemente rápidas
- No se podían identificar con precisión los problemas potenciales
En las carreras de coches, en cada curva, cada aceleración y cada adelantamiento aflora la destreza de un conductor entrenado para superarse a sí mismo en cada tramo de la pista. También cobra protagonismo el trabajo de un equipo de ingeniería que se esfuerza por crear cada día coches más competitivos impulsando la innovación en el diseño. Esta es, precisamente, la especialidad de CUPRA. De hecho, gracias al software de CAD y PLM de PTC, CUPRA ha logrado optimizar el diseño y la fabricación de los componentes de sus vehículos para obtener un alto rendimiento que sigue dejando huella en los circuitos de carreras.
CUPRA, una marca deportiva y de competición
CUPRA, una marca desafiante y alejada de lo convencional, nació en 2018 del atractivo estilo y el rendimiento contemporáneo que inspira al mundo desde Barcelona con vehículos y experiencias innovadores.
En 2021, CUPRA participó en setenta carreras programadas para esta temporada en las series y los campeonatos mundiales, continentales y nacionales de TCR. Al mismo tiempo, la marca continúa con su estrategia de electrificación a través de su participación en Extreme E y PURE ETCR. No en vano, la creación del CUPRA e-Racer, el primer turismo 100 % eléctrico del mundo, sirvió como prueba inicial de la pericia tecnológica de la marca. Su objetivo es contribuir al desarrollo futuro de este coche de carreras y adquirir conocimientos sobre los motores eléctricos de alto rendimiento que después se aplican en los modelos de calle.
De la pantalla a la realidad
Lograr que un coche sea competitivo en la pista de carreras requiere innumerables horas de esfuerzo y dedicación. Parte de ese trabajo tiene que ver con el proceso de diseñar y crear los componentes de los vehículos.
Esta tarea, en el caso de CUPRA, tuvo un punto de inflexión en 1998, cuando empezaron a trabajar con el software paramétrico de PTC, que por aquel entonces se llamaba Pro/ENGINEER. Antes de que CUPRA implementara el software, el equipo no podía diseñar ciertas piezas por su complejidad. El software paramétrico de PTC proporcionó las prestaciones que CUPRA necesitaba para desarrollar los componentes mucho más deprisa y poner a prueba su rendimiento. “Empezar a usar el software paramétrico de PTC supuso una verdadera revolución. De hecho, cambió nuestra forma de diseñar. Ganamos en eficiencia y en facilidad al implementar los cambios. Además, redujo drásticamente los plazos de desarrollo y comercialización de las piezas y mejoró su calidad”, explica Jaume Tarroja, jefe de diseño de vehículos completos de CUPRA Racing.
Una evolución exponencial con PTC Creo
Al principio, solo se usaban las funciones básicas del software. Con el aumento de los requisitos, se añadieron más módulos a fin de que el trabajo de diseño de nuevos componentes para los vehículos resultase mucho más cómodo y rápido. “Antes, diseñábamos los componentes en 2D y después los enviábamos para que se fabricasen, lo que entrañaba el riesgo de que hubiera errores. Ahora podemos ver el coche en 3D con todos los componentes montados. De hecho, podemos visualizar en la pantalla del ordenador el coche entero y podemos modificarlo sin alterar su diseño y con un entorno totalmente estable. Para nosotros ha sido un gran paso adelante”, señala Tarroja.
Aunque el equipo de CUPRA aprovecha al máximo el software Creo, su uso destaca especialmente en cuatro áreas:
- Diseño descendente. Un diseño descendente proporciona a los ingenieros un modelo de esqueleto para definir la estructura general de los vehículos. De este modo, pueden diseñar y ensamblar los componentes con la ventaja añadida de que, si se produce un rediseño o una variación del modelo de esqueleto, los cambios se implementan automáticamente en todos los componentes. Como el modelo de esqueleto incluye un mecanismo cinemático, los ingenieros pueden simular con rapidez el movimiento real del vehículo para detectar interferencias o colisiones entre los componentes. En el caso de CUPRA, este paso es fundamental, ya que evita numerosos errores y ahorra muchas horas de repeticiones del diseño.
- Simulación de las piezas por elementos finitos. Esta opción permite a los ingenieros simular el estrés al que van a estar sometidos los componentes en una situación real. Da una visión muy precisa de la idoneidad del diseño y de sus posibles puntos débiles.
- Chapa. Simplifica la creación de componentes de metal. Desde el principio, ha ayudado a CUPRA a crear piezas más ligeras con un rendimiento superior, mejores resultados y ahorro económico.
- Tuberías y cables. Permite simular el trazado del cableado eléctrico y el sistema de refrigeración. Esto ha supuesto un gran paso adelante para CUPRA. Antes, se creaba una maqueta de un prototipo y se enviaba al proveedor, que, a continuación, lo replicaba. Ahora, gracias al software de PTC, los ingenieros de CUPRA pueden simularlo todo con el ordenador, incluido el sistema de cableado y las tuberías, de modo que cuando la pieza se fabrica todo funciona bien a la primera.
Mención aparte merece la función de creación de superficies paramétricas y de estilo libre, que en el caso de CUPRA se usa en el diseño de componentes. Permite moldear libremente las curvas y las formas de las piezas desarrolladas usando la función de moldeado de subdivisiones, que proporciona un control superior de la superficie y un nivel mayor de detalle sin alterar la forma existente.
Además de todas estas prestaciones, la hoja de ruta de CUPRA incluye nuevas funciones de PTC Creo que contribuirán a aumentar la competitividad de la marca. Entre los nuevos módulos que se implementarán se encuentran el de diseño generativo controlado por IA, el de diseño optimizado para la fabricación aditiva y el de modelado por comportamiento. Como señala Tarroja, “en el entorno de los componentes mecánicos, PTC Creo nos ofrece un nivel inigualable de estabilidad y precisión”.
Como complemento a todo esto, CUPRA también utiliza el software Windchill de PTC, una solución de PLM. Windchill es un sistema de gestión de la información que permite integrar los datos y los procesos de una forma rentable durante todo el ciclo de vida de un componente, desde la idea inicial hasta el mantenimiento final del producto, pasando por el diseño y la fabricación.
En el caso de CUPRA, esta aplicación se implementó en 2014 y supuso un gigantesco paso adelante para la gestión de sus productos. Windchill permite modificar un componente o un vehículo completo con la tranquilidad de que basta pulsar un botón para enviar la versión más actualizada a todo el equipo, lo que reduce los errores y ayuda a ahorrar tiempo.
Dos décadas optimizando el proceso de diseño y fabricación de los componentes
Después de más de veinte años usando las soluciones PTC, en CUPRA están muy satisfechos con el resultado. Como comenta Tarroja, “en el mundo de la competición cada año hay que mejorar el coche que se creó el año anterior. Es necesario mejorar constantemente con el objetivo de reducir los costes de fabricación”. Las soluciones PTC han desempeñado un papel fundamental para lograrlo. “Siempre hemos visto que las herramientas de diseño de PTC han evolucionado en paralelo al sector, lo que ha aumentado nuestras posibilidades de mejora”, añade.
CUPRA disfruta, además, de otras ventajas. Por ejemplo, ha aumentado la eficacia del diseño de piezas. “Podemos crear el componente en 3D en el ordenador y llevar a cabo todas las pruebas de estrés antes de fabricar la pieza, lo que nos permite reducir los errores del diseño. Así, cuando se fabrica la pieza, funciona perfectamente desde el primero momento. De este modo, el plazo necesario para llevar un nuevo vehículo al mercado se puede reducir en más de un 20 %”, afirma Tarroja.
En paralelo, CUPRA ha logrado reducir el peso de los componentes y optimizar el proceso de diseño. De hecho, los componentes tienen normalmente una optimización del peso de alrededor del 10 % sin que sus propiedades mecánicas se vean perjudicadas. Esto se consigue, en gran medida, gracias a los módulos de elementos finitos. En conjunto, esto se traduce en una reducción del coste de los componentes de alrededor del 15 %, gracias a las prestaciones superiores de Creo para el trabajo con chapa.
Por último, el tiempo de diseño y fabricación también se ha acortado. Un ejemplo claro de esto es el desarrollo de la mangueta, una pieza muy compleja que conecta todos los elementos del eje delantero. Con las herramientas del software PTC Creo, el equipo de CUPRA ha mejorado el componente reduciendo su peso y conservando sus propiedades mecánicas. De este modo, como explica Tarroja, “aunque el tiempo de desarrollo de un componente varía en función de la complejidad y el volumen de la pieza, con PTC Creo podemos tenerlo listo para la fabricación en dos semanas”.
En suma, CUPRA puede hacer avanzar el mundo de las carreras con el software PTC Creo.