Cómo GM y Autodesk están utilizando diseño generativo para vehículos del futuro

Los ingenieros automotrices de General Motors han sido líderes en el diseño de vehículos ligeros durante años. Justo desde 2016, GM ha lanzado 14 nuevos modelos de vehículo con una reducción de la masa total de más de 2,268 Kg, o incluso más de 159 Kg por vehículo. Mientras más ligero sea el automóvil, menos combustible utilizará, menos carbono emitirá y más dinero el usuario ahorrará. Cosas realmente muy importantes.

Ahora, para empujar los límites de su siguiente generación de vehículos ligeros, el fabricante de automóviles se está asociando con Autodesk para utilizar una combinación de diseño generativo y manufactura aditiva como tecnologías clave para desarrollar automóviles y camiones futuros, incluyendo sus vehículos de propulsión alternativa y cero emisiones. De acuerdo a lo que GM anunció el día de hoy, se está convirtiendo en el primer fabricante de coches en Norteamérica en adoptar el software de diseño generativo de Autodesk, para ir más allá de solamente la reducción de peso que es posible mediante técnicas tradicionales de optimización de diseño.

El Diseño generativo es una tecnología de exploración de diseño que utiliza algoritmos basados en Inteligencia Artificial para generar simultáneamente múltiples soluciones válidas, basadas en límites del proceso de manufactura del mundo real y requerimientos del desempeño de productos, como fortaleza, peso, materiales y más. Los ingenieros pueden explorar y elegir a partir de muchas más opciones de diseño validadas para llevar a su manufactura, en forma mucho más rápida de la que hubiese sido concebida anteriormente. Se liberan de tareas de diseño repetitivas, para que se puedan enfocar en decisiones de mayor valor, como maximizar el desempeño de las autopartes.

“Esta tecnología disruptiva proporciona avances tremendos en la forma en la cual podemos diseñar y desarrollar componentes para nuestros futuros vehículos, para hacerlos más ligeros y más eficientes, dice Ken Kelzer, Vicepresidente de Componentes y Subsistemas Globales de Vehículos de GM. “Cuando juntamos la tecnología de diseño con los avances en manufactura, como impresión 3D, nuestro enfoque para el desarrollo de vehículos se transforma completamente y la creación conjunta con la computadora se convierte en un proceso fundamentalmente diferente, de maneras que simplemente no pudimos haber imaginado antes.”

En un proyecto inicial de prueba de concepto, los ingenieros de GM y Autodesk, trabajaron conjuntamente en el Centro de Tecnología de GM en Warren, Michigan, en donde utilizaron el diseño generativo para concebir un componente pequeño del vehículo, pero aun así muy importante – el soporte del asiento en dónde los cinturones de seguridad se sujetan. El software produjo más de 150 opciones de diseños válidos en base a los parámetros que los ingenieros establecieron, como puntos de conexión requeridos, fortaleza y masa. Se enfocaron en un nuevo diseño, cuya estructura orgánica no hubiera sido posible concebida por ningún ser humano de manera individual. El soporte del asiento es 40 por ciento más ligero y 20 por ciento más fuerte que la parte original.

También demuestra otro beneficio importante del diseño generativo – la consolidación de partes. La nueva parte consolida ocho componentes diferentes en una sola parte impresa en 3D.

Hablando de la impresión en 3D, GM ha sido un líder en manufactura aditiva por más de 30 años y presume uno de los conjuntos de impresión 3D más exhaustivos de la industria automotriz. GM corre más de 50 máquinas de prototipos rápidos que han producido más de 250,000 partes prototipo a lo largo de los últimos 10 años.

“Con nuestra larga experiencia en manufactura aditiva, vemos oportunidades increíbles para el diseño generativo. El soporte del asiento es sólo una pequeña demostración de las mejoras potenciales en masa y rigidez, cuando apliquemos estas tecnologías a muchas de las más de 30,000 partes en nuestros vehículos. Quizás aún más espectaculares son las transformaciones de largo alcance que podemos imaginar conforme nos movemos a una era de vehículos eléctricos y autónomos,” comentó Kevin Quinn, Director de Manufactura Aditiva de GM.

Este proyecto del soporte del asiento es sólo el comienzo de una alianza enfocada en innovación multianual para GM y Autodesk. Las dos compañías colaborarán en proyectos adicionales que involucren el diseño generativo, manufactura aditiva y ciencia de materiales. Ejecutivos e ingenieros participarán en una serie de proyectos en sitio para intercambiar ideas, aprendizajes y experiencias. Por ejemplo, en el mes de marzo, dos ingenieros de GM participaron en una residencia de diseño generativo de dos semanas en el centro de tecnología Pier 9 de Autodesk.

Los ingenieros de GM Mike Van De Velde y Paul Wolcott en el laboratorio de manufactura adictiva Pier 9 de Autodesk en San Francisco.

GM también tiene acceso a los especialistas técnicos de Autodesk y a su portafolio completo de software. GM ya está utilizando Fusion 360* para acceso a la tecnología de diseño generativo, Netfabb para optimización de celosías y simulación aditiva de metales, lo cual ayuda a evitar problemas como distorsión de calor, contracción y propagación de grietas durante la impresión 3D, así como Alias, Recap Pro y Meshmixer.

“El diseño generativo es el futuro de la manufactura y GM es un pionero en utilizarla para aligerar el peso de sus vehículos futuros,” dijo Scott Reese, Vicepresidente Senior de Autodesk para Productos de Manufactura y Construcción. “Pero los beneficios para GM van mucho más allá de aligerar el peso de los vehículos. Lo que realmente separa el diseño generativo de tecnologías anteriores, es la capacidad de consolidar múltiples partes en una y la capacidad de comprimir dramáticamente el proceso del desarrollo de productos. Los ingenieros obtienen cientos de opciones de diseño listas para manufactura que nunca hubiesen podido generar manualmente y esto ocurre en una fracción del tiempo que tomaría validar un solo diseño en la forma antigua. GM puede aprovechar esos beneficios ahora para autopartes como el soporte del asiento y ya actualmente se encuentran revisando el potencial a más largo plazo para transformar la experiencia del consumidor para sus vehículos.”

GM puede imaginar un futuro en donde sea posible reducir el peso del vehículo y el material y que no tan sólo ahorre gasolina y dinero para el usuario, pero también la posibilidad de extender el rango de los automóviles eléctricos y generar más espacio en los interiores para que lo disfruten los pasajeros. Como GM nota en su anuncio de prensa, estas nuevas tecnologías pueden proporcionarles a los “diseñadores de vehículos un lienzo en dónde pueden explorar diseños y formas que no se han visto hasta hoy.”

“GM tiene una historia increíble de innovación. Mediante nuestra colaboración, estamos aprovechando la herencia de GM e introduciendo nuevas tecnologías a la mezcla para estimular más aún esa cultura de innovación,” dijo Mike Grau, un ingeniero de Autodesk que está trabajando con el equipo de ingeniería automotriz en Warren, Michigan. “GM está dando un paso audaz hacia el futuro. No puedo esperar a ver los avances increíbles a sus vehículos que van a surgir de nuestra alianza.”