Gêmeos digitais de carros

Os gêmeos digitais Eles se tornaram uma ferramenta poderosa para transformar vários setores, e a indústria automobilística poderia obter vantagens importantes. A verdade é que as propriedades da IA, simulações computacionais e HPC mudaram a forma como os carros são projetados, encurtando prazos, melhorando as margens de lucro e tornando-os cada vez melhores em desempenho e confiabilidade.

Embora essa coisa de gêmeos digitais possa parecer chinesa para você, a verdade é que é algo muito comum em O mundo da tecnologia, e agora você também entenderá sua importância…

gêmeos digitais

Desde as primeiras mesas de desenho, em que o engenheiro simplesmente desenhava os esboços do que seria o carro e depois o colocava em produção, até a chegada do CAD que permitiu um projeto computacional mais sofisticado, até os novos sistemas de simulação para verificar se tudo funciona corretamente antes de colocá-lo em prática, até a chegada de gêmeos digitais modernos, o setor evoluiu muito.

Um gêmeo digital é uma representação virtual detalhada e atualizada de um objeto ou processo físico real, neste caso um carro. Funciona como um espelho do mundo real, refletindo em tempo real o estado, comportamento e características do objeto físico ao qual está ligado, seja ele uma estrutura, um mecanismo ou motor, ou um conjunto de diferentes sistemas trabalhando em conjunto. Embora na aviação já sejam normais, para melhorar a confiabilidade e evitar possíveis problemas, os carros também começam a aproveitá-los.

La criando um gêmeo digital de um carro envolve um processo complexo que integra diversas tecnologias e disciplinas:

• Coleta de dados: O primeiro passo é coletar uma grande quantidade de dados sobre o veículo, incluindo dados de projeto, como especificações técnicas, desenhos CAD e modelos 3D, dados de sensores para obter informações em tempo real do carro, como temperatura, velocidade, freios, transmissão, potência, RPM, etc., bem como dados históricos de registros como manutenção, reparos, quilometragem, etc. Também é necessário compilar dados do ambiente, como condições meteorológicas, tráfego, condições das estradas, etc. Portanto, ao contrário das simulações convencionais, elas não podem ser feitas antes da fabricação do veículo, uma vez que é necessário pelo menos um protótipo físico funcional.
• Modelagem e simulação: Uma vez coletados esses dados, eles são processados ​​​​e utilizados para criar modelos virtuais detalhados do veículo, ou seja, são passados ​​​​para um computador por meio de um software especial para criar um modelo físico do carro, com todos os componentes, estruturas, etc. Além disso, também deve ser gerado um modelo comportamental, ou seja, o sistema é capaz de simular o funcionamento do veículo em diferentes cenários, ambientes e situações que o modelo real pode enfrentar. Será também criado um modelo de dados, que provém das informações fornecidas ou recolhidas pelo carro real.
• Integração e visualização: os diferentes modelos estão integrados numa única plataforma que permite visualizar o gémeo digital do automóvel em 3D. Esta plataforma oferece diversas funcionalidades, como poder ver em tempo real o estado atual do veículo que está a operar na realidade, seja em condições de estrada ou em bancada de testes, obtendo dados dos sensores. Também simulará os diferentes cenários ou condições e situações hipotéticas que o carro real pode enfrentar. Outra coisa interessante é contar com ferramentas de software para analisar e processar os dados obtidos para obter informações valiosas.

Esta forma de retornos entre o modelo real e o gêmeo digital, pode nos permitir antecipar possíveis falhas ou avarias, o que dá aos fabricantes uma ferramenta poderosa para melhorar a qualidade e o desempenho dos seus veículos, além de desenhar um melhor plano de manutenção preventiva, verificando se conseguem atender aos garantias, vida útil, etc.

Onde e como os gêmeos digitais automotivos são executados ou testados?

Gêmeos digitais de carros continuam funcionando servidores ou supercomputadores poderosos, que possuem a capacidade de processamento necessária para lidar com grandes volumes de dados e realizar simulações complexas. Quanto maiores forem as capacidades de cálculo, mais rápidas poderão ser feitas as simulações ou mais variáveis ​​possíveis poderão ser introduzidas, o que significará que o gémeo digital será mais semelhante ao real. Os testes desses gêmeos são realizados em diferentes ambientes:

• Ambientes virtuais- Simuladores virtuais de condução são utilizados para testar o comportamento do veículo em diferentes cenários, como pistas de teste, ambientes urbanos ou estradas de montanha. É isso que vem sendo usado há muito tempo na F1 e em outras competições. Desta forma, o comportamento do modelo real pode ser testado em diferentes ambientes, ou podem ser aplicadas melhorias no modelo digital para ver como se comportam antes de chegar à pista, investigar as melhores configurações, etc.
• Ambientes reais: Em alguns casos, os gémeos digitais são ligados a veículos físicos para testes em condições de condução reais. Isso permite que dados adicionais sejam coletados e a precisão das simulações seja validada. Por exemplo, na F1, continuando com o caso anterior, são testados em pista e é feita uma correção entre realidade/virtual se necessário.

Por que tantos problemas?

Gêmeos digitais automotivos oferecem uma variedade de aplicações, como por exemplo:

• Design e desenvolvimento- Permita que os engenheiros testem virtualmente diferentes projetos e configurações, antes de construir protótipos físicos. Isto reduz custos, encurta os tempos de desenvolvimento e melhora a qualidade do produto final.
• Manutenção preditiva- Ao analisar os dados do gémeo digital, é possível prever quando determinados componentes do veículo têm probabilidade de falhar, permitindo realizar manutenções preventivas e evitar avarias inesperadas.
• Otimização de performance- pode ser usado para otimizar o desempenho do veículo, como aerodinâmica, consumo de combustível ou emissões. Correções ou melhorias podem ser implementadas no modelo digital e testadas, e depois repassadas para o modelo real.
• Desenvolvimento de veículos autônomos: São também essenciais para o desenvolvimento de veículos autónomos, uma vez que permitem testar e validar sistemas de condução autónoma em diferentes cenários, sem necessidade de colocar qualquer ser vivo em risco ou comprometer o protótipo real durante os testes.