Las nuevas capacidades de prueba del National Tire Research Center (NTRC) redefinen las posibilidades de diseño de neumáticos y desarrollo de vehículos virtuales.
La industria automotriz está viviendo un cambio normativo sin precedentes y esta nueva realidad está impulsando una intensa demanda de diseños de neumáticos innovadores optimizados tanto para la seguridad como para el ahorro de combustible. Para satisfacer esta necesidad, los fabricantes de equipos originales necesitan una tecnología de pruebas igualmente revolucionaria.
Por ello, los directores del National Tire Research Center (NTRC) en Alton (Virginia), que abrirá sus puertas en enero de 2013, esperan que las instalaciones se conviertan en el nuevo centro del universo de pruebas de neumáticos.
Equipado con el talento y las herramientas que los fabricantes de equipos originales necesitan para optimizar con rapidez y precisión los diseños de los vehículos y los neumáticos de formas extraordinariamente nuevas, el NTRC ofrecerá una experiencia exclusiva que podría reescribir las reglas de las pruebas de neumáticos y el desarrollo virtual de vehículos.
“Lo más parecido a lo que se puede comparar es cuando pasamos del bies al radial”, señala Jonathan Darab, director de operaciones del NTRC. “Fue simplemente un gran salto, en términos de la tecnología utilizada para producir neumáticos y el rendimiento de los propios neumáticos. Así es como veo nuestras capacidades".
Cuando se realiza con un alto grado de precisión y repetibilidad, el desarrollo virtual de vehículos es una de las herramientas más importantes que los fabricantes de equipos originales pueden utilizar para diseñar vehículos seguros, de alto rendimiento y de bajo consumo de combustible y llevarlos al mercado con rapidez. Sin embargo, el problema es que el equipo de laboratorio debe ser capaz de reproducir una amplia variedad de condiciones de funcionamiento y eventos de conducción. A medida que los diseños de vehículos se vuelven más complejos, esto se vuelve bastsnte más desafiante.
Uno de los mejores ejemplos de este efecto es la Norma Federal de Seguridad para Vehículos Motorizados (FMVSS) Nro. 126, que exigirá que todos los vehículos de pasajeros, los vehículos de pasajeros multipropósito y los camiones con una clasificación de peso bruto del vehículo de 10.000 libras o menos estén equipados con un sistema de control electrónico de estabilidad (ESC) para 2013. La prueba FMVSS 126 exige la repetición de un evento de conducción específico: el cambio de carril doble que se produce cuando un conductor se desvía en una dirección para evitar una colisión y luego vuelve a desviarse para enderezar el vehículo, una causa frecuente de accidentes de tránsito.
“Actualmente, no existe un sistema de prueba de neumáticos que pueda reproducir con precisión la maniobra 126 en el laboratorio”, explica Darab. “Para asegurarse de que los nuevos diseños pasen la prueba, los OEM de vehículos y los fabricantes de neumáticos deben extrapolar datos basados en otros eventos similares. Por lo tanto, en lugar de tener un 95 % de confianza en que se aprobará un nuevo modelo, tienen más del 80 % de confianza”.
Este compromiso obliga a los fabricantes de equipos originales a poner a punto el vehículo de forma diferente para evitar umbrales de frecuencia específicos, así como a completar el desarrollo virtual con pruebas físicos que consumen mucho tiempo y son caros. Por supuesto, si un producto OEM no pasa la prueba FMVSS 126 después de que el vehículo esté en producción, hay cuantiosas multas de por medio para compensar lo que seguramente sería una pesadilla de relaciones públicas.
Sin embargo, pronto los OEM tendrán una nueva forma de resolver este problema: visitando el NTRC y contratando tiempo en un nuevo sistema de prueba de neumáticos diseñado y desarrollado por MTS Systems Corporation, con sede en Eden Prairie, Minnesota.
El NTRC ofrecerá una gama completa de pruebas avanzados de neumáticos para apoyar la investigación y el desarrollo de los fabricantes mundiales de vehículos y neumáticos. Es propiedad de Virginia Tech (VT) y está íntimamente relacionado con el Southern Virginia Vehicle Motion Laboratory (SoVa Motion), un centro de investigación de VT que se dedica al desarrollo de vehículos virtuales mediante técnicas de prueba innovadoras.
| Puesto que aspira a ser la instalación más completa y capaz de su clase, el NTRC desea ofrecer capacidades de prueba de neumáticos que los fabricantes de equipos originales no pueden encontrar en ningún otro lugar de los Estados Unidos o incluso del mundo. | |
| Esto llevó al NTRC a trabajar con MTS, fabricante de los sistemas de prueba de neumáticos Flat-Trac, que han sido el estándar de la industria para medir la fuerza y el momento en superficies planas durante más de 30 años. Después de colaborar con el NTRC sobre los requisitos, MTS desarrolló el Flat-Trac LTRe, un sistema de prueba de neumáticos que ofrece una gama exclusiva de capacidades diseñadas para apoyar el desarrollo virtual avanzado. |  |
“Las especificaciones del equipo se eligieron para replicar todas las maniobras de conducción que los neumáticos de un vehículo de pasajeros o de un camión ligero verán en el mundo real, incluida la maniobra 126”, indica Darab. “Por eso insistimos en los ángulos de deslizamiento de 90°/seg y de inclinación de 38°/seg, entre otras cosas. Queríamos asegurarnos de que el 95 % de los productos OEM pudieran probarse en esta máquina”.
Lo que hará diferente al Flat-Trac LTRe es un motor eléctrico de imanes permanentes diseñado por MTS que sirve como accionamiento del par del huso del sistema. Este motor proporcionará la alta densidad de potencia y el ancho de banda de rendimiento ultra alto necesarios para aplicar el par de conducción y de frenado a toda velocidad en la carretera, bajo cargas físicas muy elevadas en las tres direcciones de fuerza. El resultado final es un sistema que dará a los OEM y fabricantes de neumáticos la capacidad de probar una gama mucho más amplia de diseños de neumáticos hasta y más allá de sus límites físicos.
El sistema también contará con un cojinete de agua especializado que mantiene la correa de la pista plana en todo el rango de velocidad y carga del sistema, y un segundo motor eléctrico que hace funcionar la pista hasta 200 mph, lo suficientemente rápido como para replicar las maniobras de curvas de los deportes de motor.
Ningún otro sistema en el mundo ofrece el espectro completo de capacidades de pruebas dinámicos del LTRe, desde los índices de posicionamiento dinámico hasta la capacidad de fuerza máxima y la aplicación de par.
“Estamos creando un nuevo género de pruebas”, declara Frank Della Pia, director ejecutivo del NTRC. “No habrá una instalación de pares para el NTRC. Cuando se suman todas las capacidades que ofrece el NTRC, va a ser un salto transformador en la tecnología de los neumáticos”.
El NTRC permitirá probar los neumáticos en condiciones que antes no eran posibles en un entorno de laboratorio. Esto creará oportunidades para probar neumáticos de nuevas formas y analizar las interacciones de los neumáticos con otros componentes y subsistemas mediante la simulación híbrida. También conocida como prueba de hardware-in-the-loop (HIL), la simulación híbrida implica que el sistema LTRe se ejecute en conjunto con un modelo virtual del vehículo completo. El vehículo virtual ejecuta una maniobra, que el LTRe replica en un neumático real y la respuesta del neumático se retroalimenta en el modelo para hacer que la simulación sea más precisa.
“Cuando los equipos de prueba de OEM vengan al NTRC, podrán probar un solo neumático en lugar de instrumentar un vehículo completo”, afirma Darab. “Podrán ejecutar miles de simulaciones en dos días, en lugar de pasar esos mismos dos días ejecutando un solo prueba con una tasa de error potencial del 20 %”.
Estas capacidades están en consonancia con la misión del NTRC, cuyos expertos en pruebas están llevando las pruebas de neumáticos a un territorio inexplorado, hasta el punto de que la precisión y la repetibilidad de las pruebas y el modelado de los neumáticos redefinen lo que es posible conseguir mediante el desarrollo de vehículos virtuales.