Un fabricante académico de coches de carrera destaca en las competiciones Formula Student con diseños inspirados en Siemens PLM Software y sostenibilidad económica

Clasificar ingenieros listos para competir

La educación en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Aalen (Aalen UAS) no se limita al conocimiento teórico. Desde redes digitales, salud y movilidad electrónica a energías renovables, fotónica o robótica, Aalen UAS educa a los estudiantes para convertirse en los especialistas altamente cualificados que requieren las empresas locales.

Para adquirir esas habilidades de diseño de alto nivel que satisfacen las demandas del mercado laboral, los estudiantes de ingeniería de Aalen UAS también participan en las competiciones de coches de carreras eléctricos. Fundado en 2009 como club registrado y organización sin ánimo de lucro, el E-Motion Rennteam Aalen es uno de los más de 600 equipos internacionales de universidad que compiten en 18 carreras con coches que han diseñado y construido desde cero.

Formula Student es la competición más grande del mundo para ingenieros. Ganar no solo se mide por llegar el primero a la meta después de un número de vueltas. Además de la carrera de aceleración y de los giros en la pista de práctica, así como una carrera de clasificación de autocross y una carrera de resistencia de 22 kilómetros, los ingenieros tienen que presentar su coche y explicar el proceso de desarrollo. Un jurado de personalidades profesionales de la industria automovilística y de carreras juzgan el diseño y la fabricación, el plan empresarial subyacente y el análisis de coste.

Desde el inicio, E-Motion Rennteam se centró en los coches de carreras eléctricos, presentando su primer modelo en 2012. En 2018, el club también desarrolló un coche para competir en la clase autónoma de la Formula Student.

«En una organización con varios departamentos, desde la ingeniería mecánica y eléctrica hasta finanzas y marketing, los estudiantes de varias facultades colaboran para conseguir un objetivo común bajo la presión de fechas de entrega y recursos limitados,» dice Felix Herzog, director de tecnología (CTO), E-Motion Rennteam Aalen. «Después de la universidad, son ingenieros listos para competir que pueden ser productivos en un breve periodo de tiempo.»

The E-Motion Rennteam Aalen is a group of students at the Aalen University of Applied Sciences who design and build electric race cars to compete in the Formula Student racing series.

Alta fluctuación como reto de ingeniería

El E-Motion Rennteam se compone de 55 miembros de las facultades de Aalen UAS. Los estudiantes de ingeniería diseñan cientos de piezas para cada coche.

«El entorno multi-CAD que usábamos hasta 2014 suponía varios desafíos,» dice Carolin Reichelt, anterior directora ejecutiva (CEO) de E-Motion Rennteam y alumna de Aalen UAS. «Nuestros estudiantes de ingeniería tuvieron que familiarizarse con las diferentes interfaces de usuario de varios paquetes de software, y estandarizar a neutros formatos de archivo como Step significaba reducir el nivel de detalle de los modelos.»

Otro de los desafíos era el alto nivel de fluctuación. «Muchos estudiantes permanecían en el equipo uno o dos semestres,» dice Herzog. «Sea lo que fuera que aprendieran en la temporada de carreras, lo comparten, por lo que su conocimiento permanece en el equipo y no se pierde.»

Para ofrecer a los estudiantes los medios para hacer frente a esos retos, el E-Motion Rennteam estandarizó su software de diseño asistido por ordenador (CAD) e introdujo el software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM). Con el fin de hacer la transición lo más fácil posible, se preparó un despliegue del nuevo software en una tesis de máster.

For all mechanical design work and some verification, E-Motion Rennteam Aalen uses NX software.

NX y Teamcenter para diseños de éxito

Al usar el software de NX™ de Siemens PLM Software para CAD, los ingenieros de E-Motion Rennteam crean modelos 3D muy complicados de sus vehículos. «Desde el primer momento, todos nuestros modelos incluyen cada tornillo, brida y cable,» dice Herzog. «Su gran riqueza de detalles evita sorpresas desagradables durante la fabricación.»

Para la fabricación de piezas, el equipo utiliza la infraestructura de la universidad. Mientras que los patrocinadores fabrican muchas piezas mecanizadas, el equipo produce la carrocería de fibra de carbono en su propio taller.

“La calidad superior y la riqueza de los modelos CAD creados con NX reducen el tiempo y el esfuerzo necesarios para obtener un alto nivel de trabajo,” dice Herzog. «Esto contribuye sustancialmente a nuestro éxito en competiciones de resistencia.» Usan el software de Teamcenter®, también de Siemens PLM Software, para la gestión de datos de producto y la colaboración basada en el flujo de trabajo. El sistema PLM conecta personas y procesos en un hilo digital para la innovación, eliminando las barreras tradicionales entre silos funcionales.

«Todos nuestros miembros del equipo participaron en los procesos de desarrollo del coche de carreras usando la intuitiva interfaz de usuario del software,» señala Herzog. «Muy integrado con todas las soluciones de Siemens PLM Software, incluido NX, Teamcenter facilita la gestión, documentación y el seguimiento de todo el desarrollo de producto en todas las versiones, variaciones y alteraciones de un diseño.»

Para facilitar el uso de Teamcenter a todos los miembros del equipo, incluidos aquellos con tareas no técnicas, E-Motion Rennteam implementó el software con una estructura de proceso muy sutil. «Esto hace posible que los estudiantes, con poco tiempo entre clases y exámenes, puedan ponerse al día con el estado actual del proyecto sin necesidad de reunirse,» añade Reichelt. «Puesto que ahorra mucho tiempo, Teamcenter es la herramienta más central para todos los miembros de E-Motion Rennteam.»

Design work at the E-Motion Rennteam Aalen involves all engineering disciplines and includes vehicle assembly in a workshop provided by at the Aalen University of Applied Sciences. Photo: P. Kemptner

Predecir el comportamiento térmico y los costes

Usar Teamcenter hace que los ingenieros de E-Motion Rennteam no comentan los mismos errores. Al igual que llevar a cabo varios tipos de simulación. Para verificar el diseño de sus sistemas de refrigeración del coche, usan el software Simcenter Amesim™ del portfolio Simcenter de Siemens PLM Software para modelado y análisis de sistemas mecatrónicos.

«Simcenter Amesim usa ecuaciones que representan el comportamiento hidráulico, neumático, térmico, eléctrico y mecánico del sistema para describir modelos,» señala Herzog. «Esto nos permite simular el comportamiento del sistema de refrigeración antes de modelar su geometría con todo detalle en CAD.»

La previsibilidad es importante para la viabilidad comercial del proyecto de coche de carreras. Puesto que el coste es un factor decisivo en cualquier diseño de producto, los eventos de Formula Student incluyen un coste y una disciplina de fabricación. En un evento de análisis de costes, los equipos que participan deben proporcionar y defender un informe escrito de costes que cubra el tamaño del vehículo, sus componentes y los pasos de fabricación necesarios.

La gestión de E-Motion Rennteam implementa la solución de determinación de costes de producto de Teamcenter® de Siemens PLM Software. Este software ofrece una plataforma para crear y gestionar cálculos y la posibilidad de intercambio de datos entre el sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) y las soluciones PLM. La determinación de costes usa una metodología de cálculo basada en la estructura detallada de producto y define el uso de materiales así como los costes del proceso. Permite que varios departamentos colaboren usando Teamcenter.

Alentado por el éxito de la implementación de Teamcenter, se prepara de nuevo de manera científica. El estudiante de ingeniería de negocios, Andreas Gayer, quien ha dirigido el equipo de informe de costes de E-Motion Rennteam durante dos años, realizó un proyecto de fin de carrera. Está a cargo del despliegue de software que mejorará los cambios del E-Motion Rennteam para ganar las competiciones del Formula Student.

Using Teamcenter, E-Motion Rennteam Aalen members share the knowledge required to build a digital twin of the cars and their components