Construindo os Carros do Amanhã: Visão da Ford de Mobilidade Colaborativa, Digital e Impulsionada por Compósitos

O "Futuro é Construído"?

Recentemente ouvi um podcast Freakonomics onde o CEO Jim Hackett discute sua visão futura para a Ford Motor Co. O apresentador Stephen Dubner aponta que enquanto a Ford zombou da startup de veículos elétricos (VE) Tesla em sua recente campanha "Built Ford Proud", Hackett está basicamente apostando o futuro da Ford em vender dados de seus clientes.

FONTE: "New ad campaign elicits emotion, takes shot at Tesla", Autonews.com

Dubner pressiona Hackett a fazer o caso para Ford vs. Tesla. Hackett responde:

Note que Hackett não está apenas falando sobre vender seus dados de aplicação de crédito, ele também está tentando desenvolver tecnologia que ele pode vender para Vale do Silício e outros.

No Consumer Electronics Show 2018, a Ford apresentou sua Transportation Mobility Cloud que supostamente suportará desenvolvimento rápido de serviços e apps para permitir movimento mais eficiente de pessoas e transporte inteligente, conectado. A Ford também exagerou o que chama de C-V2X, ou tecnologia Cellular Vehicle-to-Everything, que diz permitirá que vários componentes e aplicações de uma cidade compartilhem informações entre si, de veículo a pedestres e ciclistas, a toda infraestrutura, permitindo sistemas de segurança de evasão de colisão, priorização de semáforos, e muito mais.

Enquanto isso, a Ford não construirá mais sedans mas apenas caminhões, SUVs e o Mustang, mais 16 modelos VE que prometeu revelar até 2022.

O veículo elétrico Uniti One explorará tecnologia de gêmeo digital (topo) e compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono (base) em sua proposta para redefinir tanto designs quanto produção automotiva. FONTE: Uniti e KW Special Projects.

O futuro é colaborativo, digital, inteligente usando compósitos

Hoje, no entanto, estou assistindo o vídeo no YouTube da startup sueca Uniti (https://www.uniti.earth/). O contraste com a Ford não poderia ser mais dramático.

O primeiro modelo da empresa, o Uniti One de dois lugares, foi atualizado usando um processo de design orgânico, iteração rápida e software Siemens PLM, incluindo sua plataforma NX de design generativo e gêmeo digital bem como Simcenter, Teamcenter, Tecnomatix, MindSphere e Fibersim para compósitos. O processo iterativo "fail-fast" desenvolveu três protótipos funcionais em quatro meses usando feedback coletivo em esboços, modelos impressos em 3D, malhas CAD e experiências de realidade virtual. Este último também envolveu milhares de clientes potenciais para ajudar a evoluir a interface digital do carro, que é baseada em um tablet PC, eliminando o painel tradicional. O volante também foi trocado por controles de joystick.

O processo de design também incluiu manufatura digital e prototipagem virtual de uma linha de produção serial usando Tecnomatix. FONTE: Siemens

A Uniti está abraçando totalmente tecnologia de gêmeo digital, com um plano não apenas para ter um gêmeo digital para cada veículo na estrada, mas também para cada fábrica de produção. A empresa então usará dados reais em serviço para tornar seus veículos melhores, dependendo do uso único e questões de cada um. Cada gêmeo digital pode ser usado para rastrear questões daquele veículo físico de volta à sua causa em produção de peças, design, etc. e sugerir reparo, substituição de peças ou outro conserto. Esses dados são então inseridos para melhorar designs futuros mas também as fábricas de produção.

Assim, a Uniti está perseguindo não apenas veículos inteligentes, sensores, conectados pela Internet das Coisas, mas também manufatura avançada inteligente que continuamente aprende e melhora baseada no desempenho de seus produtos no mundo real. A Siemens está trabalhando neste mesmo conceito com Airborne e SABIC para a realização de produção de peças de compósitos termoplásticos em escala massiva.

Primeiro, no entanto, a Uniti está simplesmente testando diferentes opções de manufatura antes de se comprometer com equipamentos ou instalações. "Você pode simular a fábrica funcionando primeiro", diz Horne. "Você pode fazer toda sua modelagem de custo e confirmar toda a logística antes de realmente gastar milhões construindo ela. ... E digitalização torna todo o processo selvagemente mais eficiente."

No entanto, a Uniti tem se comprometido com uma localização para sua primeira fábrica — Silverstone Park, o histórico autódromo de Fórmula 1 e casa do Grande Prêmio Britânico, agora transformado em hub de desenvolvimento de manufatura avançada. Parcerias com empresas locais como KW Special Projects (chassi compósito e manufatura aditiva), Danecca (baterias) e Unipart (logística de cadeia de suprimentos global) sem dúvida ajudaram. (Note que Williams Advanced Engineering formou uma joint venture com Unipart — Hyperbat Limited com nova fábrica (clique no Fly-through da página inicial) — para produzir baterias para VEs. Williams também revelou seu próprio chassi de fibra de carbono para VEs. O Reino Unido não apenas formou uma estratégia para tomar liderança em design e produção global de VE, financiou também, incluindo o desenvolvimento ToPCaT abaixo).

A planta piloto 4.0 em Silverstone — prevista para ser operacional até 2020 — produzirá o Uniti One e servirá como blueprint para plantas de montagem "digitais" globalmente licenciadas worldwide.

KW Special Projects desenvolveu o chassi compósito reforçado com fibra de carbono que será usado para o Uniti One. FONTE: KWSP

ToPCaT: ThermoPlastic Carbon Tub

O parceiro da Uniti, KW Special Projects (KWSP), fornecerá a escolha da empresa para um chassi — o monocoque de termoplástico reforçado com fibra de carbono referido como ToPCaT (ThermoPlastic Carbon Tub). Desenvolvimento da tecnologia começou em 2015, visando uma alternativa leve mas de menor custo a monocoques de epóxi curados em autoclave tradicionais. Usar compósitos termoplásticos permite tempos de ciclo muito menores bem como reciclabilidade, e ToPCaT alega entregar alto desempenho, baixos custos de ferramental e manufatura repetível com construção modular para flexibilidade de design e produção.

Segundo um artigo Composites in Manufacturing de julho de 2017 na revista, o diretor administrativo da KWSP, Kieron Salter, disse que prevê grandes mudanças em materiais nos próximos 10 anos. Embora favoreça compósitos, ele prevê que veículos usarão mais materiais híbridos produzidos por processos de manufatura aditiva, incluindo materiais que podem se auto-curar, mudar forma para se adequar ao ambiente e fornecer monitoramento/diagnóstico de saúde estrutural. "Pode-se ver que o setor automotivo está muito em um ponto de virada", ele diz. "Nos próximos 10 anos, pode ser que estamos prestes a ver tanta mudança quanto testemunhamos no último século."

Tecnologias Desenvolvidas Refletem a Missão

Embora Uniti e KWSP estejam abertos a metais, híbridos e novos materiais que podem ser desenvolvidos no futuro, eles abraçaram compósitos de fibra de carbono como parte chave de sua missão porque entregam a leveza, desempenho e custo chave para fazer seus designs de veículos elétricos funcionarem.

A Uniti descreve digitalização como sendo parte de seu DNA. Isso também gera valor e desempenho, permitindo uma equipe de 15-20 pessoas completar um design base e três protótipos funcionais em tempo recorde. Vejo a Uniti indo ainda além que Tesla em seu envolvimento e relacionamento com sua base de clientes, usando comunicações digitais, enquanto prova valor de mercado através de pré-encomendas e atualiza seus investidores de crowdfunding.

Marcos e Metas Futuras da Uniti

• 2016 — Uniti fundada na Suécia
• 2017 — Protótipo de veículo revelado
• Desenvolvimento crowdfunded
• Cultivação de uma comunidade através de mídia social e mensagens digitais
• 2018 — Primeiras pré-encomendas online e via duas lojas MediaMarkt na Suécia (2.500 pedidos)
• 2018 — Revelado na Auto Expo da Índia um demonstrador de realidade virtual de modelo de 5 lugares a ser produzido com Bird Group baseado em Delhi
• Fim de 2019 — Modelo Production Intent a ser revelado
• 2020 — Local de produção i4.0 totalmente digitalizado no Reino Unido operacional
• 2020 — Modelo de 5 lugares em produção na Índia
• Expansão para norte da Europa, EUA e Ásia-Pacífico
• 2024 — Alcançar pelo menos 4% do mercado de VE a bateria (BEV) da Europa

A Uniti discute desenvolvimento de suas próprias capacidades vehicle-to-vehicle (V2V) e vehicle-to-infrastructure (V2I) — então, o mesmo reino de capacidades que C-V2X e Transportation Mobility Cloud da Ford. Mas os esforços da Uniti são uma nota lateral, enquadrados como apenas uma de suas áreas de inovação e com o motivo de ajudar seus clientes de veículos melhorando direção segura na cidade, por exemplo, ou oferecendo novas maneiras de fazer transações de estacionamento seguras.

Tudo isso é bom demais para ser verdade? Talvez. Acho que a realidade é que veículos da Uniti são um mercado de nicho, visando áreas urbanas densas onde congestionamento e poluição são questões reais que precisam ser abordadas agora. Mas as tendências que a Uniti está demonstrando sobre design generativo, teste virtual de protótipos, gêmeos digitais e simulação de processos de manufatura junto com linhas de produção compreendendo células de manufatura inteligentes, flexíveis — isso é o futuro do automotivo e além.