Intervista: come Hyundai utilizza il design generativo di Autodesk per costruire un “veicolo a piedi”
All’evento completamente digitale della Autodesk University di quest’anno, il Keynote di Design & Manufacturing si è concentrato su “Elevate”, un nuovo concetto di veicolo di Hyundai, che utilizza la tecnologia di progettazione generativa per sviluppare un nuovo veicolo in grado di “camminare” in ambienti difficili .
Debuttato al CES dello scorso anno dal New Horizons Studio del produttore automobilistico in collaborazione con lo studio di design industriale Sundberg-Ferar, ‘Elevate’ è un veicolo a quattro zampe che può alternare le funzioni di guida e di “camminata” a seconda del terreno o dell’applicazione, fornendo una soluzione di mobilità per diverse esigenze di trasporto, esplorazione e scenari di emergenza.
Qui, Andy Harris (AH), Senior Principal Research Engineer presso Autodesk Research , parla con TCT di come il design generativo sta rendendo possibile questo veicolo unico in stile “Transformer”.
TCT: All’AU, Hyundai viene presentata l’ultima versione della sua “macchina da passeggio”, progettata utilizzando gli strumenti di Autodesk – ci può dire come è nata questa collaborazione?
AH: Dopo aver debuttato con il concept car “Elevate” al CES 2019, John Suh – direttore fondatore del New Horizons Studio di Hyundai nella Silicon Valley – ha iniziato a esplorare come il veicolo potrebbe diventare una realtà. È una soluzione di mobilità unica con sfide progettuali e ingegneristiche estremamente difficili, ma anche potenziali applicazioni molto promettenti che vale la pena perseguire. Uno dei più comuni è la ricerca del settore dei trasporti per creare componenti più leggeri, ma più resistenti rispetto alle generazioni passate di componenti simili.
I progettisti e gli ingegneri incaricati di queste sfide di “alleggerimento” guardano spesso a materiali futuristici come schiume metalliche, fibra di carbonio e nuove leghe metalliche, insieme a tecniche di progettazione moderne come il design generativo, per trovare soluzioni. Queste sono aree in cui gli strumenti e le competenze di Autodesk eccellono, quindi Hyundai si è rivolta ad Autodesk per l’input.
TCT: Quali erano gli obiettivi principali del concept in termini di design e funzionalità?
AH: La Hyundai Elevate Ultimate Vehicle (UMV) è stata ispirata dai personaggi “trasformativi” della serie “Transformer”. Il concept vehicle, sviluppato utilizzando la tecnologia di progettazione generativa di Autodesk in Fusion 360, esplora la possibilità di trasformarsi da un veicolo a quattro ruote in un veicolo a quattro zampe che offre flessibilità per navigare su terreni irregolari e luoghi dove non ci sono strade, il che è particolarmente utile in situazioni di soccorso di emergenza, così come durante l’esplorazione sulla Terra (e potenzialmente altri pianeti).
Inoltre, Hyundai Elevate UMV è stato creato per aiutare le persone con disabilità a spostarsi più facilmente. La tecnologia di progettazione generativa di Autodesk ha aiutato Hyundai a scoprire soluzioni per alcuni dei componenti più impegnativi del concetto di prodotto, inclusi design resistenti, rigidi e leggeri, garantendo al contempo una compattezza eccezionale.
TCT: Il veicolo è stato descritto come il “veicolo per la mobilità definitivo” – quanto è stato difficile incorporare quell’elemento “Transformer” nel design del veicolo?
AH: Le sfide di questa categoria di veicoli abbracciano una serie di diversi aspetti dell’ingegneria, dal modo in cui il veicolo è alimentato e i motori che lo guidano – in modo che arrivi dove dovrebbe andare – a come è controllato e farlo è intuitivo , aumentando così la sicurezza e l’utilità del veicolo.
In molti casi, un requisito di progettazione o un elemento del concetto crea molteplici sfide ingegneristiche significative da superare. Ad esempio, un veicolo elettrico (EV) che guida e cammina sembra essere eseguito al meglio posizionando un potente motore elettrico a coppia elevata su ciascuna ruota (per la guida). Ma per camminare in modo sicuro ed efficace è necessario che le “gambe” siano molto forti, rigide e articolate, e l’intero assieme (compresi i “piedi” contenenti il motore) sia molto leggero. Non è una semplice serie di requisiti di ingegneria da risolvere.
TCT: L’industria automobilistica ha subito molti cambiamenti con l’avvento delle tecnologie elettroniche e dei veicoli a guida autonoma: in che modo tecnologie come il design generativo aiutano a facilitare questo cambiamento?
AH: Secondo la Faraday Institution di Harwell, il Regno Unito dovrà lanciare la sua prima gigafactory su vasta scala per la produzione di batterie per far fronte all’aumento della domanda di veicoli elettrici nei prossimi tre anni. L’istituto di ricerca è sostenuto dal governo per garantire una fornitura costante di batterie in futuro.
Tuttavia, la semplice produzione di più batterie non è sufficiente per elettrificare i trasporti ed eliminare le emissioni. Il raggiungimento di questi risultati richiederà anche una riprogettazione dei componenti dell’auto. Un veicolo elettrico presenta tutta una serie di nuove sfide.
Ci sono considerazioni contrastanti: chilometraggio e peso della batteria; sicurezza e leggerezza, esperienza del cliente e convenienza. Un modo estremamente prezioso per affrontare questi conflitti è rompere con i flussi di lavoro tradizionali e includere tecnologie come l’intelligenza artificiale (AI) che assiste progettisti e ingegneri nel loro processo di ricerca delle migliori soluzioni.
Il design generativo offre ai produttori di veicoli uno strumento nuovo, ma collaudato, per ridurre il peso, aumentare il risparmio di carburante e spesso migliorare le prestazioni progettando componenti utilizzando una varietà di materiali leggeri e riciclabili, come alluminio, magnesio o plastica PLA. La progettazione generativa spesso consente ai produttori di consolidare gli assiemi in un numero inferiore di parti suggerendo soluzioni di progettazione che vanno oltre ciò che un team potrebbe aver pensato di avere il tempo o le risorse per considerare.
Approcci avanzati di alleggerimento attraverso la progettazione generativa saranno fondamentali per migliorare il consumo di energia e l’autonomia dei veicoli elettrici, mentre materiali e composizioni differenti miglioreranno la struttura delle auto elettriche. Un approccio circolare (un sistema chiuso che non genera rifiuti), ha un enorme potenziale in un settore come quello automobilistico, dove i produttori hanno il potere di influenzare l’intero approccio di progettazione e produzione, creando un flusso di lavoro che favorisce il riciclaggio e il ciclo chiuso produzione.
TCT: Come abbiamo visto dalle precedenti collaborazioni di Autodesk con artisti del calibro di Volkswagen e BAC , il design generativo può aprire molte possibilità di design uniche: quanto è stata aperta Hyundai nell’esplorare quelle idee che in precedenza sarebbero state considerate non convenzionali per l’automotive industria?
AH: Qualcosa che il team di Autodesk ha imparato ad apprezzare profondamente, perché espande davvero ciò che è possibile, è che il team del Dr. Suh ai New Horizons Studios di Hyundai è sia molto visionario che sperimentale, oltre che molto pragmatico. L’intero progetto non è convenzionale, quindi fin dall’inizio richiede alle persone di pensare oltre “ciò che è” per pensare invece in termini di “cosa succede se?”. Detto questo, la domanda successiva dopo il “e se?” è stato costantemente “come faremo?” ed esplorare come rendere la visione una realtà pratica, conveniente e prodotta in modo convenzionale.
TCT: Sappiamo che il design generativo integra tecnologie come la produzione additiva: puoi parlarci dei processi di produzione utilizzati da Hyundai?
AH: Il design generativo ci guida anche nel determinare come dovrebbero essere prodotte le parti necessarie. Molti esempi hanno applicazioni vetrina di progetti generativi che sono meglio prodotti dalla stampa 3D delle parti. Lo abbiamo esaminato per la prototipazione con Hyundai. Al fine di allineare l’output ai metodi di produzione esistenti dell’azienda, abbiamo modificato gli algoritmi di progettazione generativa per esplorare solo le opzioni che si adattassero ai metodi esistenti di Hyundai.
Mentre passavamo attraverso le iterazioni dei possibili risultati, Hyundai aveva una visione chiara di come i progetti si adattassero alle macchine e ai processi di produzione più convenzionali che esistono all’interno della sua catena di fornitura, e quindi è stata in grado di garantire che l’output finale suggerito potesse essere realizzato utilizzando quelli metodi.
TCT: Per i concetti di veicoli rivolti al futuro come questo, pensi che sia importante che i produttori inizino a incorporare nuove ed entusiasmanti tecnologie dall’offset, come ad esempio generativo o AM, al fine di facilitare un passaggio più ampio verso l’adozione di queste più ‘ disegni e tecniche di fabbricazione non tradizionali più regolarmente?
AH: Il design generativo è uno strumento potente, in particolare nella fase di progettazione concettuale. Ti aiuta a comprendere tutte le possibilità di progettazione per quanto riguarda i materiali e i vincoli di produzione. Integrare questo nella fase iniziale della progettazione aiuta ad accelerare il processo di progettazione. Offre inoltre a progettisti e ingegneri la certezza di aver considerato un’ampia gamma di potenziali progetti prima di effettuare la selezione in base a prestazioni, massa e costi.
Può anche evidenziare opportunità e consentire ai designer di esplorare nuovi materiali o metodi di produzione per comprendere l’impatto di quelli come l’AM – una considerazione molto importante nella fase di progettazione – che spesso non abbiamo tanto tempo per esplorare. In questo veicolo, siamo stati in grado di utilizzare il design generativo per fare confronti tra diversi materiali e metodi di produzione e abbiamo optato per la produzione additiva con una gamma di materiali diversi per adattarsi alle prestazioni, alla massa e al costo del veicolo.
TCT: Dov’è finito il progetto? Quali sono le prospettive per il coinvolgimento di Autodesk?
AH: Il lavoro continua, sia su questo veicolo che su altri progetti correlati di cui parleremo presto. Le sfide ingegneristiche che dobbiamo affrontare con questa categoria di veicoli non sono insignificanti, ma siamo molto entusiasti di dove ci sta portando il confronto. Hyundai e Autodesk hanno un eccellente rapporto di lavoro collaborativo che è reciprocamente vantaggioso e informativo: lavorando insieme a stretto contatto, impariamo gli uni dagli altri, testando le ipotesi, spingendo i confini, quindi utilizzando le lezioni che stiamo imparando insieme per migliorare ciò che ciascuno di offriamo ai nostri rispettivi clienti.
