El Audi e-tron GT será el primer coche desarrollado sin usar prototipos físicos

En el proceso convencional de producción de cualquier automóvil se utilizan diversos prototipos fabricados como modelos únicos con piezas hechas a mano. El trabajo requiere gran cantidad de tiempo y dinero que hacen posible la planificación del montaje basándose en esos prototipos con vistas a definir y optimizar los procesos de fabricación posteriores.

Algunas de las preguntas que se plantean a lo largo del desarrollo son: ¿qué tareas deben hacer los operarios?, ¿dónde tiene que estar ubicada una pieza para que estos tengan un acceso óptimo a ella?, ¿puede el trabajador sostener e instalar la pieza por sí mismo?, ¿cómo tiene que moverse para hacerlo?, ¿hay otras piezas que le estorben?, ¿qué herramientas necesita?

Pues bien, durante la planificación de la producción del Audi e-tron GT, un deportivo 100% eléctrico que ha despertado una notable expectación, la respuesta a todas estas cuestiones ha llegado desde el mundo virtual. Cada paso y cada acción se ha probado digitalmente mediante realidad virtual para asegurar que durante la fase de producción en serie todos los procesos estén bien secuenciados y los ciclos a lo largo de la línea, correctamente coordinados.

Esto requiere que cada detalle de la sala de producción se diseñe con precisión y a escala. Aquí entra en juego el escaneo en 3D: utilizando un hardware y un software específico se crea una reproducción virtual de las instalaciones físicas, incluyendo todo el equipo, herramientas y estantes. De este modo, la planta Böllinger Höfe, en la sede de Audi en Neckarsulm, donde se construye el Audi e-tron GT, también existe ahora en el mundo digital. Y gracias a los nuevos métodos, la producción del mañana se puede planificar con años de antelación tomando como base este modelo.

Mediante la planificación digital se obtienen tres beneficios principales. Se necesitan:

Menos recursos: el desarrollo sin prototipos físicos ahorra no solo tiempo, sino también materiales y, por tanto, recursos. Ocurre lo mismo con los sistemas especiales de transporte y almacenaje. Además de recursos, la fabricación de prototipos de hierro y acero requiere mucha energía que en este caso resulta superflua.

Menos residuos: en lugar de recurrir a sistemas especiales de transporte, a menudo las piezas delicadas se transportaban en sistemas universales con un revestimiento protector específico que siempre es desechable. El uso de contenedores personalizados permite prescindir de él, así que la planificación virtual reduce la cantidad de desechos.

Menos viajes de trabajo: la sostenibilidad y la protección del medio ambiente son el objetivo principal, pero en tiempos de pandemia también hay razones de salud para reducir tanto como sea posible el número de viajes de trabajo. Procesos que antes requerían de una reunión física, ahora son posibles en un espacio virtual.

Una herramienta clave en el desarrollo del e-tron GT es un escáner de unos dos metros de altura que se monta sobre cuatro ruedas para que un operario pueda moverlo. En la parte superior tiene una unidad de medición de distancia por láser LiDAR (Light Detection and Ranging) y tres escáneres láser adicionales, así como una cámara. Mientras se escanea un espacio, se llevan a cabo simultáneamente dos procesos: la cámara de gran angular toma una foto de ese espacio, mientras que los láseres lo miden con precisión y generan una nube tridimensional de puntos de ese entorno.

La interacción entre el hardware -el escáner- y el software despliega una miriada de puntos, imágenes y conjuntos de datos generados que dan lugar a una imagen global que puede ser utilizada con los sistemas de planificación ya existentes. El software empleado es un desarrollo propio de Audi basado en la inteligencia artificial y el aprendizaje de máquina.

Esa nube de puntos y las fotografías se combinan para producir un espacio tridimensional fotorrealista similar a lo que se ve en Google Street View. Las proporciones son fieles a la escala y se corresponden con la realidad. El software también reconoce automáticamente todos los objetos en el espacio, como máquinas, estantes y sistemas. Y con cada escaneo, aprende automáticamente a reconocer, distinguir y clasificar los objetos con mayor precisión.

Por ejemplo, el sistema distingue entre un estante y una viga de acero. Después, el programa puede cambiar la posición de la estantería y reubicarla en el espacio virtual. Estos datos permiten un recorrido virtual de la instalación de producción escaneada desde cualquier punto de partida, y se puede utilizar directamente en los procesos de planificación.

El modelo digital es la ‘pieza’ clave del proceso

El Audi e-tron GT es el primer vehículo de la marca para el que los procedimientos de montaje y los procesos logísticos asociados se han probado exclusivamente de acuerdo con esta forma de trabajo virtual, sin ningún tipo de prototipo físico. En su lugar se prepara un modelo holístico y digital del montaje previsto con los datos del vehículo, la gestión de los materiales, el equipamiento, las herramientas y los procesos planificados: el llamado modelo digital.

Gracias a él, todos los procedimientos de montaje se definen conjuntamente y se prueban en tiempo real, al igual que los aspectos ergonómicos o la disposición exacta de las máquinas, los estantes y las piezas a lo largo de toda la línea de montaje.

La planificación virtual no se limita a los procesos y procedimientos de trabajo. También puede emplearse para preparar contenedores para el transporte y el almacenamiento de piezas delicadas, llamados contenedores de carga especial. Estos depósitos para componentes individuales, que pueden ser particularmente delicados en el e-tron GT (como módulos eléctricos o partes interiores), se han planificado con aplicaciones de realidad virtual en lugar de usar múltiples prototipos físicos de hierro y acero.

Audi tiene muchas esperanzas depositadas en la combinación de las posibilidades de la planificación virtual, incluyendo el modelo digital, con las exploraciones 3D, la aplicación de la realidad virtual y la impresión en tres dimensiones. Así, espera que en el futuro los grupos de trabajo 3P (Proceso de Preparación de la Producción) se podrán realizar en realidad mixta. De ese modo, las piezas individuales se producirán de inmediato a través de una impresora 3D -con una pequeña cantidad de recursos- y hasta la prueba física de los componentes individuales se podrá efectuar en el espacio virtual.