Mundo sobre rodas l simulação
carrO
VirtuAl
ANOS ANTES DE ENTRAR EM PRODUÇÃO, SEU CARRO JÁ ESTAVA
PRONTO PARA RODAR, GRAÇAS AOS SUPERSIMULADoRES
POR
CARINA MAZARotto | IMAGEM 3D MARCoS DE ANDRADE
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iPHONE
Autoesporte
também tem seu
carro virtual. Ele
está no nosso
aplicativo oficina,
na App Store
A
tecnologia que levou Neil Armstrong à lua, em 1969, é a mesma
que leva você ao trabalho todos
os dias. Não que seu carro esteja
perto de se transformar em uma
espaçonave, como sugeriam os
Jetsons. Longe disso. Mas uma
coisa é certa: os cálculos e simulações que promoveram o avanço espacial e aeronáutico invadiram a indústria automobilística nas últimas três
décadas. E deram aos engenheiros ferramentas virtuais para que eles pudessem projetar um
carro, inteirinho, no espaço.
Espaço? Sim. Mas esqueça a lua, por enquanto.
Falamos agora do espaço virtual. Imagine o seguinte.
Anos antes de entrar na linha de produção, seu carro
(popular ou de luxo, não importa) já está pronto para rodar, na tela do computador. E não se trata simplesmente de uma projeção, um exercício de futurologia. É o carro pronto mesmo. Peça por peça.
Cada centímetro do veículo é previsto em um
modelo virtual. Aspectos de design, engenharia e
até pós-venda. “Tudo o que você vê em um carro
não está lá por acaso, nem um milímetro sequer”,
explicou Luiz Alberto Veiga, gerente executivo de
design da Volkswagen, enquanto mostrava os detalhes do projeto virtual do Fox no centro de engenharia da fábrica de São Bernardo do Campo (SP).
Vamos a alguns exemplos, começando pelo design. Sabe a linha de costura do banco do seu carro?
Ela já existia na tela do computador de um designer,
com direito a zoom para enxergar direitinho os fios.
A perfuração do couro, a textura do painel? Também. Os softwares em 3D são capazes de reproduzir
tão fielmente os detalhes do acabamento de um veículo que fica difícil distinguir a imagem de uma foto.
Mas isso é só o começo. Lembra quando você
estava na estrada e reparou no ruído de vento pelo vidro? Anos antes, os engenheiros de desenvolvimento
do seu carro também ouviram o mesmo som. Só que
de uma outra forma: interpretando, na tela, as linhas
capazes de simular o fluxo de ar. “A tecnologia é tão
poderosa que é possível aplicá-la até aos cálculos de
aerodinâmica, simulando o atrito do ar com a superfície”, afirmou o engenheiro Heymann Leite, professor de pós-graduação em gestão automotiva da FEI.
Até o trabalho do mecânico, na oficina, é previsto no mundo virtual. “É possível simular onde o
óleo vai cair, durante a manutenção”, disse Roberto
Ramos, gerente de engenharia de produto e design da
General Motors do Brasil. “Há softwares que mostram, por exemplo, como a pessoa vai retirar a vareta de óleo, se há acesso fácil e bom campo de visão”,
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afirmou Antonio de Lucca, diretor
de engenharia da Ford.
O projeto de um veículo ainda
começa com lápis, caneta e papel.
Mas isso dura pouco: logo o papel
dá lugar a um tablet e em menos de
uma semana o desenho está na tela do computador. Feitos os primeiros esboços, o carro digital começa a
ganhar medidas. É o que as montadoras chamam de Package (Pacote).
“Estudamos a posição do motorista,
onde estará o pé dele, o espaço para
a cabeça, a visibilidade, o acesso aos
comandos, ao porta-malas”, detalhou Veiga, da VW.
O próximo passo é transformar o desenho em modelo 3D.
“Conseguimos dar formas sensuais
ao veículo, é fantástico”, contou,
sorridente, o alemão Peter Fassbender, chefe de design da Fiat, na
sala virtual do Centro Estilo, em
Betim (MG). Depois, as melhores
propostas de design são transformadas em protótipos físicos, feitos de argila em escala real. “Ainda
não existe decisão virtual”, comentou Martin Vollmer, presidente da
Edag, empresa alemã especializada
em simulações.
Nenhuma
peça do
seu carro
está lá
por acaso:
cada
milímetro
do veículo
é calculado
e previsto
no modelo
virtual
matemátiCa nele! Com design definido, é preciso transformar
o modelo físico em um arquivo de dados matemáticos. Traduzindo: cada
centímetro do carro deve ser calculado. Para isso, uma máquina, como
um scanner, faz a leitura do protótipo e gera esses cálculos automatica-
Coisa de Cinema Os designers mostram suas propostas aos
engenheiros em um dos ambientes
mais secretos da fábrica, a sala virtual. É como de uma sala de cinema:
tem telona, poltronas confortáveis e
aplicações dasimulação
AerodinâmicA
As linhas sob o carro representam
o fluxo de ar. Os engenheiros
analisam o atrito do ar com a
superfície, as zonas de turbulência e
até a quantidade de sujeira que será
disposta no vidro. E ainda estudam
como gastar menos combustível.
até óculos 3D. Na tela, é possível visualizar o veículo em escala real. Antes da utilização de softwares, nas décadas de 60 e 70, representar o carro
ou peça dessa maneira só era possível em grandes telas de tecido de seda pura, impregnadas de cera. “Vieram as chapas de alumínio, riscadas
com graminhos de aço, depois a película de poliéster”, lembrou Heymann Leite, da FEI, que trabalhou
durante 20 anos na Ford.
Imagine que, naquela época, a
cada mudança sugerida pela engenharia, um novo desenho precisava ser feito à mão. E a cada desenho
aprovado, um protótipo físico era
construído. Se houvesse mudanças
no projeto? Começava tudo de novo. “O desenho virtual proporcionou decisões muito mais rápidas da
engenharia”, disse Vollmer.
Para definir qual será a roda de
um carro, por exemplo, a montadora
não constrói 50 modelos diferentes,
mas projeta essa roda virtualmente
e, depois de selecionar as melhores
opções, modela dois ou três protótipos para, então, chegar à decisão.
mente. Os dados são interpretados
por um software e o carro aparece na
tela cheio de “quadradinhos”. Esses
quadradinhos são chamados de elementos finitos. “Na minha época
chamávamos de infinitos”, brincou
Leite. A teoria é antiga, baseada em
um dos conceitos do pensador René
Descartes: se você tiver um problema que não saiba resolver, divida-o
em pequenos problemas e você resolve o todo.
Bingo! Conhecendo cada milímetro do veículo, fica muito mais
fácil identificar as causas das falhas.
E preveni-las. “No início, as simulações eram corretivas, só depois
passaram a fazer parte do desenvolvimento do veículo”, contou Gabriel Gueler, diretor tecnológico da
Smarttech, fornecedora de softwares de simulação.
Na General Motors, em 1995,
quando o departamento de simulação
foi criado, os softwares logo ajudaram
a solucionar problemas. “Identificamos a causa de uma falha da Blazer
que, quando levada ao uso extremo,
provocava barulho excessivo”, contou Ramos. Em seguida, a tecnologia
passou a ser aplicada no desenvolvimento dos carros, e o departamento
que começou com cinco engenheiros
hoje tem 66. “Só no projeto do Agile, a GM economizou US$ 1,6 milhão
com os testes virtuais.”
Antes da chegada dos softwares, no início da década de 80, os cál-
Alguns exemplos mostram que a tecnologia está em todos os processos de desenvolvimento
AirbAg
A simulação não só prevê como
o airbag irá proteger o motorista,
mas como será o comportamento
do carro no momento da abertura.
É possível estudar quais áreas do
painel vão sofrer mais vibrações e
se há risco de as peças se soltarem.
climAtizAção
O ar-condicionado do seu carro
é silencioso ou provoca ruídos
em excesso? Saiba que tudo isso
foi previsto no modelo virtual. Os
softwares ajudam não só a analisar
a fluidez do ar, mas também sua
eficiência e os barulhos causados.
corpo humAno
A proteção de pedestres é
uma grande preocupação das
montadoras. E a simulação já chegou
lá: há softwares que calculam cada
centímetro do esqueleto humano,
prevendo quanto o corpo suporta
os impactos.
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culos eram feitos com lápis e régua de
cálculo, hoje peça de museu. “Dávamos o desenho de uma peça para um
projetista e ele fazia o quadriculado à
mão, demorava mais de uma semana”, contou o professor. “Os carros
nunca eram iguais do lado esquerdo
e do lado direito, sempre havia erros
milimétricos”, lembrou Veiga. Hoje,
em um clique, é possível transformar
o desenho em uma superfície matemática. Isso tudo foi possível graças à
pesquisa espacial, que gerou softwares poderosos de simulação.
a fabriCação Com design
Sala virtual é
como uma sala
de cinema:
pela telona,
engenheiros
visualizam o
carro como se
ele fosse real,
com ajuda da
tecnologia
3D. Na foto ao
lado, exemplo
de estudo de
aerodinâmica na
Mercedes-Benz
da Alemanha.
Abaixo, todo o
interior do carro
aparece na tela
aprovado e superfície calculada, só
resta mesmo “fabricar” o carro virtual. “Você tem de fazer o visual do
carro se transformar na parte funcional, não só do ponto de vista da
fábrica, mas da construção do ferramental”, explicou Antonio Carnielli,
gerente executivo de desenvolvimento da VW. Essa fase é chamada
de Digital Mock-Up ou DMU. É o
momento em que as 4 mil peças de
um veículo se encaixam. No espaço.
“Todos os componentes são colocados juntos no modelo virtual, é verificado se há interferências, se todos
os itens realmente se encaixam, onde são parafusados”, explicou Martin Vollmer, da Edag.
O DMU é como o esqueleto
do carro virtual. “Imagine que um
engenheiro está trabalhando na
transmissão, outro no eixo trasei-
crAsh test
Hoje não é preciso mais construir
um protótipo nos primeiros
testes de batidas: a simulação já
traz resultados bem próximos à
realidade. Quando o modelo físico é
construído, a montadora já conhece
quais serão as áreas mais afetadas.
fotoS DIvulgação
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design
Parece uma foto do carro, não? Mas
é um modelo virtual. Os softwares
em 3D são tão poderosos que
simulam detalhes minuciosos do
design, como a textura do painel
ou os reflexos causados sobre a
pintura da carroceria. Em um clique.
foNtES CarsIm, prof. heymann leIte, fIat, forD e volkswagen
mAnutenção
O exemplo acima mostra a
simulação de manutenção em um
caminhão da Ford, mas também se
estende aos automóveis. Durante
o projeto virtual, os engenheiros
estudam como será o acesso ao
motor e a outras partes do veículo.
testes dinâmicos
Sim, o carro virtual anda! Antes
de o modelo físico ir para a pista,
os softwares de dinâmica veicular
simulam todo o comportamento da
suspensão em diferentes situações,
como freadas bruscas, acelerações,
mudanças de faixa, curvas...
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Engenheiros da PSA PeugeotCitroën analisam Aircross em escala
real na sala virtual do grupo, em
São Paulo (1). Peter fassbender,
chefe de design da fiat, mostra
projeto virtual do Novo Uno (2). Sala
do Centro Estilo da fiat, em Betim
(MG), tem tela de 2,7 m por 5,5 m (3).
Exemplo de estudo de climatização
na Mercedes-Benz alemã (4). Crash
test virtual (5). Luiz Veiga e Antonio
Carnielli, da Volkswagen, mostram
como é visualizar o carro virtual em
3D, no Centro de Engenharia da
marca, no ABC paulista (6). Veiga
explica como são feitos os estudos
de Package, no início do projeto (7)
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ro, em computadores diferentes, e
como eu junto tudo isso? É preciso ter um local onde todos atualizem seus sistemas, criando o veículo no espaço”, explicou Lucca,
da Ford. “Se a fabricante tem um
problema de recall com uma peça
vinda de um fornecedor, fica fácil
identificar onde houve divergência”, comentou Sérgio Savane, diretor da SAE Brasil.
É virtual, mas anda De-
pois de “fabricados”, os carros virtuais passam pelos mesmos testes a que
os carros reais são submetidos, inclusive crash tests, antes da construção
do modelo físico. “A simulação é uma
ferramenta indispensável para o desenvolvimento de sistemas de segurança”, diz o PhD Thomas Gillespie,
um dos “papas” do setor, autor do livro Fundamentals of Vehicle Dynamics
(Fundamentos da Dinâmica Veicular, ainda não publicado no Brasil).
Cada vez mais os resultados
dos testes virtuais se aproximam
dos reais. “As simulações têm uma
margem de erro na faixa de 5% a
10% sobre o protótipo físico, no
crash test está chegando a esse nível”, explicou Celso Nogueira, gerente de engenharia da T-Systems.
“Hoje você tem os resultados vir-
simulação
ajuda a
evitar
falhas de
projeto:
carros de
hoje são
fabricados
com mais
qualidade
do que no
passado
tuais dos crash-tests antes de mandá-los para a Europa e sabe que a
margem de erro é muito pequena”,
disse Ruimark Creazzola, gerente de produto e carroceria da PSA
Peugeot-Citroën.
E não só a segurança dos ocupantes, mas dos pedestres também.
Como na vida real, os carros virtuais sofrem acidentes, causam atropelamentos – com a boa diferença
de acontecerem em um cenário virtual. Para representar as condições
reais de um choque, há até softwares que calculam cada centímetro
do esqueleto humano, a fim de prever o quanto o corpo pode resistir a
um impacto. Osso por osso.
Afinal, produzir carros seguros e com o menor índice de falhas
é o objetivo de qualquer montadora. Conceber um carro virtual, antes mesmo de fabricar suas peças, é
uma evolução fantástica para atingir
esse objetivo. Mas é preciso lembrar
de outra peça fundamental: o ser humano. É ele que está atrás da máquina, comandando o software. É ele
que também lidera equipes e tem o
livre arbítrio para produzir um carro de qualidade. Ou se tornar refém
da competitividade e pular etapas de
projeto só para lançar um veículo antes dos concorrentes...
ação preveNtiva
Os métodos de prevenção de falhas, desenvolvidos com a corrida espacial, ajudaram a indústria automobilística a identificar problemas antes de construir o veículo. Antigamente,
algumas peças quebravam por erros de espessura, não previstos no projeto. “Quando você troca uma peça de alumínio por uma de aço, por exemplo, é preciso estudar onde há mais
esforços”, lembrou o professor Heymann. “Com a simulação, é possível antecipar tudo isso.”
O Peugeot 408, fabricado na Argentina, passou por algumas adaptações antes de ser vendido no mercado brasileiro. Uma delas foi a substituição do capô de alumínio pelo de aço. “Os
softwares nos ajudaram a estudar onde a superfície sofreria mais esforços, e quais seriam as
adaptações necessárias para garantir o mesmo comportamento da peça”, explicou Ruimark
Creazzola, da PSA Peugeot-Citroën.
A adaptação do C3 Picasso para a versão aventureira Aircross também foi 100% feita no Brasil.
No subsolo de um prédio em São Paulo, conhecemos a sala virtual do grupo, guardada a sete
chaves. Na tela, lá estava o modelo matemático.
“Tínhamos de sugerir propostas de fixação do estepe, sem deixar de responder aos requisitos de
torção da carroceria”, explicou. “A simulação nos
ajudou a desenvolver cada peça virtualmente.”
fotoS guIlber hIDaka; A bruno gonzaga stuDIoCerrI; B DIvulgação foNtES eDag e volkswagen
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deseNvolvimeNto
O passOapassO
dagênese de um carrO
1 l ideia
A concepção de um veículo
ainda surge com lápis, caneta
e papel. Mas rapidamente o
desenho vai para o computador.
2 l desiGn
Softwares ajudam designers a
projetar o carro em 2D (altura
e largura). Primeiras propostas
são mostradas à engenharia.
3 l PaCKaGe
Começa-se a estudar a
ergonomia e todas as dimensões
do veículo. Desenho é feito em
3D para representar o espaço.
4 l ProtÓtiPo
A decisão final sobre o design
não é virtual. Modelo em argila
é construído e, então, a ideia é
aprovada por engenheiros.
5 l matemátiCa
Por uma máquina de scanner,
carro em argila vira um modelo
virtual calculado. Começa o
aperfeiçoamento da superfície.
6 l diGital moCK-uP
Aqui todas as peças do carro são
colocadas juntas: engenheiros
verificam se os itens se
encaixam sem interferências.
7 l desenvolvimento
Cada área trabalha virtualmente
em uma parte do veículo (motor,
transmissão, suspensão, etc.),
até ser formado o modelo final.
8 l testes dinâmiCos
Na última fase, modelo é
colocado à prova na pista virtual
e, então, está pronto para se
transformar em um carro real.
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