Sandeep Sovani, Manager, Global Automotive Strategy di ANSYS Inc.

La prossima generazione di veicoli è in arrivo. Ne ha parlato Sandeep Sovani, Global Manager Automotive Strategy di ANSYS durante la giornata di studio intitolata “Next generation simulation for next generation vehicles”, tenutasi lo scorso 7 giugno presso l’Auditorium CEA del Centro Ricerche Fiat di Orbassano, in provincia di Torino. Grande successo della giornata.

di Margherita Lepri

L’intervento di Sandeep Sovani, Global Manager Automotive Strategy di ANSYS, alla giornata di studio “Next generation simulation for next generation vehicles”, è iniziato mettendo l’accento sulle macrotendenze che caratterizzano il settore automotive a livello mondiale e che stanno portando a una vera e propria rivoluzione nel concetto stesso di veicolo, tanto che lo stesso Sovani parla di Automotive 2.0. Il riferimento al web non è un caso, un primo trend è proprio il proliferare dell’elettronica, non solo nella parte di infotainment, ma anche nel controllo totale del veicolo: funzionamento del motore, apparati di sicurezza attiva, sterzo, controllo della trazione, analisi dei parametri di funzionamento. Nel 2015 si calcola che oltre il 40% dei costi del veicolo saranno costituiti da questi sistemi.

OBIETTIVO SIMULARE
È quindi necessario gestire una complessità crescente in cui l’interazione tra fenomeni fisici, siano essi elettromagnetici a frequenze diverse, meccanici, termici, fluidodinamici o acustici è importante e non ci si può permettere di sbagliare. Anche prendendo solamente in considerazione il comportamento dei sistemi elettronici, la loro interazione dovuta alle emissioni volute o non, è fortemente dipendente dal contesto in cui il sistema è installato. Tenendo presente che la seconda macrotendenza è la predominanza tecnologica dei fornitori OEM di componenti, si intuisce il rischio potenziale di avere sistemi che, presi singolarmente, funzionano perfettamente, ma che una volta integrati in un veicolo modificano il loro comportamento a causa delle influenze reciproche e di quelle determinate dalla struttura stessa dell’auto. La terza tendenza è infatti quella di simulare i sistemi nella loro interezza, prendendo in considerazione un prototipo virtuale completo dove più fisiche interagiscono e l’analisi viene condotta anche nel dominio del tempo, per comprendere l’affidabilità del prodotto durante il suo ciclo di vita. È in questo modo che con la simulazione non solo si stanno evitando i costi dovuti a guasti che hanno richiesto interventi in garanzia o richiami in massa di vetture, ma si sta anche allungando il ciclo di manutenzione delle vetture, focalizzando gli interventi su quelle parti che la simulazione ci indica come realmente soggette a rischio usura. Tutto questo entra nell’ottica del veicolo verde, a basso impatto ambientale e a minor costo di esercizio.
Sovani ha infatti poi parlato dell’incremento di progetti dedicati ad auto economiche e l’attenzione al consumo energetico che si ottiene in vari modi: dalle migliorie sul propulsore tradizionale allo studio del powertrain ibrido, all’alleggerimento del veicolo, all’impiego di nuovi materiali. Tutto questo sta rendendo la simulazione numerica una soluzione indispensabile da percorrere per tutte le aziende perché è l’unico modo per poter testare tutte queste idee e soluzioni in tempi e con costi ragionevoli. Inoltre, soluzioni come Workbench ed EKM favoriscono non solo l’analisi multifisica e multidominio, ma anche la collaborazione tra team, lo scambio di informazioni, l’interazione di persone che operano in siti aziendali diversi (spesso su continenti diversi) e l’incremento di produttività degli ingegneri. Tutti questi fattori incidono pesantemente sulla competitività dell’azienda.

EVOLUZIONE STRATEGICA
Ma come si sta evolvendo la simulazione stessa per supportare i progettisti e i manager delle aziende in questo cambiamento di paradigma? Sovani ha sottolineato la risposta di ANSYS, radicata in una strategia visionaria varata oltre 15 anni fa e ancora attuale, che ha permesso all’azienda di trovarsi pronta prima di chiunque altro ad affrontare problematiche nuove. Il primo punto è nella multifisica, un concetto che crea confusione perché sembra che tutti i software siano in grado di gestirla. Gli esempi illustrati hanno voluto dimostrare come, attraverso ANSYS Workbench, i software dell’azienda si interfacciano tra di loro scambiandosi informazioni senza la necessità di alcun intervento esterno o di creare degli script. Si può quindi realizzare un flusso che comprende più analisi in parallelo o in sequenza, dove, ad esempio, i solutori comunicano tra loro creando dei modelli completi in cui i flussi elettromagnetici generano componenti termiche che dilatano le strutture variando ad esempio la turbolenza generata dalla struttura stessa, fino a definire come tale turbolenza causi una variazione di resistenza all’aria che richiede più potenza al motore e quindi un ulteriore riscaldamento.
Tutto questo sistema estremamente complesso evolve nel tempo ed è possibile analizzarlo sia a livello di singolo componente che nella sua interezza, attività che sta diventando essenziale viste le più recenti tendenze. Questa opzione è possibile solo se ciascun solutore è di alto livello e la scelta di ANSYS è stata quella di acquisire nel tempo i migliori del mercato, come Fluent e Ansoft e lavorare, oltre che sul loro sviluppo, sulla loro integrazione.

OTTIMIZZARE IL PRODOTTO
Un’altra esigenza fortemente sentita è quella dell’ottimizzazione di prodotto e dell’esplorazione di soluzioni. Il lavoro di ANSYS negli ultimi anni va proprio in questa direzione: rendere più semplice e veloce il confronto tra molteplici ipotesi, permettere agli ingegneri di importare in Workbench un modello parametrico per impostare come condizioni della simulazione un set di parametri e capire come questi sono collegati reciprocamente e come la loro variazione influenzi le prestazioni dell’oggetto o del sistema che si sta valutando. Questo tipo di considerazioni non servono solo agli ingegneri nello studio del prodotto, ma anche ai manager per prendere decisioni basate su dati precisi al fine di far crescere le competenze dell’azienda quando si esplorano soluzioni nuove.
La giornata è stata ricca di esempi concreti portati dai diversi specialisti. Mark Cristini, uno dei maggiori esperti mondiali in ANSYS per le analisi dedicate al powertrain elettrico, ha analizzato casi che vanno dal motore elettrico, ai sensori, allo studio delle batterie e accumulatori fino alla simulazione dell’intero sistema di trazione ibrido. Luca Bertoletti, ingegnere ANSYS dedicato al supporto tecnico in Italia sugli strumenti di simulazione fluidodinamica, ha trattato casi pratici sia relativi all’aerodinamica esterna, sia al raffreddamento del vano motore, sia del confort abitacolo dal punto di vista di climatizzazione, sicurezza e isolamento acustico. Roberto Gonella , Senior Engineer di Enginsoft, insieme al collega Alfonso Ortalda, hanno mostrato diverse applicazioni per l’analisi strutturale di body e chassis, prese da casi italiani, inclusa la verifica di pezzi ottenuti per fusione. Massimo Capodiferro, specialista dei prodotti per l’analisi in alta frequenza in ANSYS, ha evidenziato come vengono risolte problematiche legate alla progettazione e integrazione di antenne (dal GPS alla radio, dal bluetooth al WiFi) e la gestione dei disturbi derivati dall’elettronica di bordo.
Si è parlato insomma di come la simulazione sia pervasiva nell’automotive, utile per la valutazione di ogni sistema e dei sistemi quando lavorano insieme. Importante anche la presenza di Microsoft a questo evento: Fabrizio Ferri, specialista HPC, ha evidenziato come la capacità di calcolo necessaria per gestire la mole sempre più imponente di richieste di simulazione oggi sia alla portata di tutti attraverso le innovative soluzioni proposte da Microsoft su cloud computing e utilizzo di cluster virtuali, molte delle quali sviluppate per integrarsi perfettamente con i software ANSYS e in grado di fornire in modo flessibile un incremento importante nelle prestazioni di calcolo.