Le nuove capacità di test presso il National Tire Research Center (NTRC) ridefiniscono le possibilità per la progettazione di pneumatici e lo sviluppo di veicoli virtuali
L'industria automobilistica sta subendo cambiamenti normativi senza precedenti e questa nuova realtà dà origine a una grande domanda circa la progettazione di pneumatici innovativi ottimizzati sia per quanto riguarda la sicurezza sia per quanto riguarda il risparmio di carburante. Per soddisfare l'esigenza, gli OEM richiedono una tecnologia di test altrettanto rivoluzionaria.
Per questo i direttori del National Tyre Research Center (NTRC) di Alton, in Virginia, che aprirà a gennaio 2013, si aspettano che la struttura diventi il nuovo centro dell'universo dei test per pneumatici.
Dotato del talento e degli strumenti necessari agli OEM per ottimizzare in modo rapido e preciso le progettazioni di veicoli e pneumatici in modo nuovo e straordinario, l'NTRC offrirà un'esperienza esclusiva che potrebbe riscrivere le regole del test per pneumatici e dello sviluppo di veicoli virtuali.
"Il confronto più simile è stato il passaggio da convenzionale a radiale", afferma Jonathan Darab, direttore operativo dell'NRTC. "È stato un enorme salto in avanti, in termini di tecnologia utilizzata per produrre gli pneumatici e di prestazioni degli pneumatici stessi. Ecco come vedo le nostre capacità".
Se eseguito con un alto grado di precisione e ripetibilità, lo sviluppo di veicoli virtuali è uno degli strumenti più critici che gli OEM possono utilizzare per progettare veicoli sicuri, ad alte prestazioni ed efficienti nei consumi e portarli rapidamente sul mercato. Il problema, tuttavia, è che l'attrezzatura di laboratorio deve essere in grado di replicare un'ampia varietà di condizioni operative ed eventi di guida. Man mano che le progettazioni dei veicoli diventano più complesse, ciò diventa notevolmente più impegnativo.
Uno dei migliori esempi di questo effetto è il Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS, Standard di Sicurezza dei Veicoli a Motore) n. 126, che richiederà che tutte le autovetture passeggero, i veicoli passeggero universali e gli camion con una massa lorda di veicolo di 10.000 libbre o meno siano dotati di un sistema elettronico di controllo della stabilità (ESC) entro il 2013. Il test FMVSS 126 richiede la replica di uno specifico evento di guida: il cambio di corsia doppia che si verifica quando un conducente sterza in una direzione per evitare una collisione, quindi sterza di nuovo a destra del veicolo, causa frequente di ribaltamento.
"Al momento, non è disponibile un sistema di test per pneumatici in grado di replicare in modo preciso la manovra 126 in laboratorio", afferma Darab. "Per assicurarsi che i nuovi progetti superino il test, gli OEM dei veicoli e i produttori di pneumatici devono estrapolare i dati sulla base di altri eventi simili. "Perciò, anziché avere una certezza del 95%del superamento da parte di un nuovo modello, la percentuale verte maggiormente sull'80%".
Questo compromesso richiede agli OEM di sintonizzare il veicolo in modo diverso per evitare soglie di frequenza specifiche, oltre a integrare lo sviluppo virtuale con test fisici costosi e dispendiosi in termini di tempo. Naturalmente, se un prodotto OEM non supera il test FMVSS 126 dopo che il veicolo è in produzione, sono previste consistenti sanzioni per rimediare ciò che sarebbe sicuramente un incubo per le pubbliche relazioni.
Presto, tuttavia, gli OEM disporranno di un nuovo modo per risolvere questo problema: visitare l'NTRC e prenotare un nuovo sistema di test per pneumatici progettato e sviluppato da MTS Systems Corporation, con sede a Eden Prairie, Minnesota.
L'NTRC offrirà una gamma completa di test avanzati per pneumatici a sostegno della ricerca e dello sviluppo da parte dei produttori di veicoli e pneumatici a livello globale. È interamente di proprietà e gestito da Virginia Tech (VT) e strettamente associato al Southern Virginia Vehicle Motion Laboratory (SoVa Motion), una struttura di ricerca VT dedicata allo sviluppo di veicoli virtuali attraverso tecniche di test innovative.
| Poiché mira a essere la struttura più completa e competente del suo genere, l'NTRC vuole fornire capacità di test per pneumatici che gli OEM non possano trovare da nessun'altra parte negli Stati Uniti o addirittura nel mondo. | |
| Ciò ha portato l'NTRC a collaborare con MTS, produttore di sistemi di test per pneumatici Flat-Trac, standard del settore per la misurazione di forza e momento su superfici piane per oltre 30 anni. In seguito alla collaborazione con l'NRTC circa i requisiti, MTS ha sviluppato l'LTRe Flat-Trac, un sistema di test per pneumatici che fornisce un'esclusiva gamma di capacità progettate per supportare uno sviluppo virtuale avanzato. |  |
"Le specifiche della macchina sono state scelte per replicare tutte le possibili manovre di guida che un'autovettura passeggero o autocarro leggero potrebbero dover affrontare nel mondo reale, inclusa la manovra 126", afferma Darab. "Questo è il motivo per cui abbiamo insistito su uno slittamento di 90°/sec e su angoli di campanatura di 38°/sec, tra le altre cose. Volevamo assicurarci che si potesse testare il 95%dei prodotti OEM su questa macchina".
Ciò che renderà diverso l'LTRe Flat-Trac è un motore elettrico a magneti permanenti progettato da MTS che funge da azionamento della coppia del mandrino del sistema. Questo motore fornirà un'elevata densità di potenza e prestazioni di larghezza di banda estremamente elevate, necessarie per applicare la coppia motrice e frenante a massima velocità su strada, con carichi fisici molto elevati in tutte e tre le direzioni di forza. Il risultato finale è un sistema che darà agli OEM e ai produttori di pneumatici la possibilità di testare una gamma molto più ampia di modelli di pneumatici fino e oltre i loro limiti fisici.
Il sistema sarà inoltre dotato di un cuscinetto d'acqua specializzato che mantiene il manto stradale piano per l'intera gamma di velocità e carichi del sistema, nonché un secondo motore elettrico che potrà percorrere fino a 200 mph, sufficiente per poter replicare le manovre di curvatura di sport motoristici.
Nessun altro sistema al mondo fornisce lo spettro completo di capacità di test dinamici di LTRe, dai tassi di posizionamento dinamico alla capacità di forza massima all'applicazione della coppia.
"Stiamo creando un genere di test completamente nuovo", afferma Frank Della Pia, Direttore Esecutivo per l'NTRC. "Non ci sarà una struttura paritaria per l'NTRC. "Quando si includono tutte le capacità offerte dall'NTRC, si raggiunge un avanzamento rivoluzionario nella tecnologia per pneumatici".
L'NTRC consente di eseguire test per pneumatici in condizioni in precedenza impossibili in un ambiente di laboratorio. Ciò darà l'opportunità di testare i pneumatici in modi nuovi ed esaminare le interazioni dei pneumatici con altri componenti e sottosistemi utilizzando la simulazione ibrida. Conosciuto anche come test di hardware nei processi di circuito (HIL), la simulazione ibrida prevede l'esecuzione del sistema LTRe in tandem con un modello di computer completo del veicolo. Il veicolo virtuale esegue una manovra, che l'LTRe replica su uno pneumatico reale, e la risposta dello pneumatico viene reimmessa nel modello per rendere la simulazione più precisa.
"Quando un team di test OEM visiterà l'NRTC, sarà in grado di testare un singolo pneumatico anziché mettere alla prova un intero veicolo", afferma Darab. "Sarà possibile eseguire migliaia di simulazioni in due giorni, anziché impiegare quegli stessi due giorni per eseguire un singolo test con un potenziale tasso di errore del 20%".
Queste capacità sono in linea con la missione dell'NTRC, i cui esperti di test stanno spingendo i test per pneumatici in un territorio inesplorato, al punto in cui la precisione e la ripetibilità dei test e dei modelli degli pneumatici ridefiniscono ciò che è possibile ottenere attraverso lo sviluppo di veicoli virtuali.