ATCx Eletrificação para Engenheiros

A agenda abordará extensivamente a otimização do sistema de powertrain para obtenção de alta densidade de potência e eficiência energética, através do uso das tecnologias mais avançadas no desenvolvimento de sistemas elétricos. Traremos uma ampla gama de aplicações de acionamento elétrico de vários setores, incluindo automotivo, aeroespacial, máquinas móveis e estacionárias. Cada trilha se concentrará nos diferentes requisitos específicos de cada desafio da eletrificação, mas há um princípio orientador: todos nós precisamos entender a interação e as interdependências do sistema como um todo e otimizar o sistema de powertrain de acordo com esse conhecimento. É dessa forma que alcançaremos uma eletrificação mais sustentável no futuro.

A eletrificação dos sistemas de mobilidade e de acionamentos está em ritmo acelerado. Para reduzir as emissões de carbono e construir soluções mais sustentáveis, as empresas precisam adquirir novos conhecimentos especializados e alterar suas práticas e ferramentas de design. Esta apresentação apresentará descobertas sobre as mais recentes técnicas de modelagem disponíveis para acelerar a criação de produtos eletrificados e torná-los energeticamente eficientes, seguros, duráveis e acessíveis.

Uma conversa com o Dr. Royton Jones, Vice-Presidente Sênior da Altair para o setor automotivo, e Maximilian Szwaj, Vice-Presidente da Lotus Tech e Diretor-Geral da LTIC do Lotus Tech Innovation Centre GmbH, onde se discute a estratégia de inovação, o novo Lotus Eletre – SUV EV com tração integral e o futuro da indústria automotiva.

Este painel de discussão reunirá especialistas em motores elétricos de várias empresas que compartilharão seus pontos de vista sobre a próxima geração de motores elétricos, discutirão as tendências do setor e como as novas ferramentas e abordagens, tais como simulação numérica e otimização, contribuem para o desenvolvimento de sistemas de powertrain elétricos inovadores e altamente eficientes.

Com a rápida mudança para a eletrificação de veículos, as OEMs automotivas e os fornecedores de sistemas de powertrain estão ampliando os limites do deisgn de máquinas elétricas. Devido à crescente demanda que acompanha a tendência de mobilidade elétrica, os motores elétricos devem ser mais eficientes e colocados no mercado mais rapidamente e com menores custos. Portanto, é preciso encontrar o melhor compromisso entre desempenho, capacidade de fabricação e custo para cada acionamento elétrico.

Obter maior densidade de potência e utilizar menos ímãs baseados em terras raras para diminuir os riscos na cadeia de suprimentos, aumentar a sustentabilidade e reduzir os custos gerais são apenas alguns dos desafios típicos que os projetistas de motores precisam enfrentar. Abordagens numéricas, como a otimização de forma ou topológica, estão se tornando o estado da arte para enfrentar esses desafios. Novas estruturas de motores e tecnologias de fabricação, inclusive manufatura aditiva ou os conceitos de resfriamento inovadores também estão desempenhando um papel cada vez mais importante no desenvolvimento e na construção da próxima geração de motores elétricos.

Os desafios do desenvolvimento de sistemas de acionamento elétrico atuais e futuros exigem uma combinação ideal entre a eficiência do sistema de powertrain elétrico, a potência de acionamento, a capacidade da bateria e a consideração de questões relacionadas ao fabricante de componentes, como custo e tempo de lançamento no mercado. Especialmente no caso da seleção e do ajuste de cada componente especificamente para o sistema projetado, há um enorme potencial para aumentar a eficiência geral do sistema de powertrain e uma alta relação potência/peso. No entanto, cada componente apresenta características e efeitos específicos do domínio, de modo que especialistas de diferentes áreas precisam combinar seus conhecimentos em uma abordagem baseada em sistemas para o desenvolvimento. Esta trilha se concentra nas mais novas tecnologias de simulação interdisciplinar, permitindo que os engenheiros criem virtualmente um protótipo de powertrain holisticamente otimizado em termos de energia.

Os sistemas de motores eléctricos são problemas de design complexos. O desenvolvimento atual depende de análises entre disciplinas e plataformas, o que pode aumentar o tempo e o custo devido a erros e ciclos de feedback inadequados. As considerações relativas à capacidade de manufatura e à design para prototipagem rápida são também aspectos essenciais do desenvolvimento de sistemas de motores eléctricos para reduzir o tempo de colocação no mercado. O Enedym PRISM é uma plataforma única que melhora a precisão e a velocidade do desenvolvimento de sistemas de motores, poupando tempo e recursos de engenharia. Esta apresentação faz uma introdução ao Enedym PRISM e demonstra a sua configuração.

A necessidade global de redução do consumo de energia, juntamente com a eletrificação massiva do setor automotivo, intensificam a busca contínua do equilíbrio ideal entre a massa e o desempenho do veículo.
A BeonD é pioneira nesse desafio, empenhando-se no desenvolvimento multidisciplinar de componentes e soluções com o objetivo final de maximizar o desempenho. Especificamente, o BeonD analisa a metodologia para o desenvolvimento de componentes compósitos, desde a caraterização do material até à validação do componente final, tudo isso utilizando o Altair RADIOSS.
Nesta apresentação, a BeonD apresentará um estudo de caso envolvendo correlação e sensibilidade em relação ao gerenciamento térmico da bateria. Este estudo começa com uma análise experimental de uma única célula e avança para a identificação e análise de estratégias de arrefecimento; que foram conduzidas utilizando o Altair OptiStruct.

Em um setor em rápida evolução, a capacidade de obter rapidamente insights dos dados é mais importante do que nunca. No entanto, para muitas iniciativas de ciência de dados, existem obstáculos técnicos, organizacionais e financeiros que impedem o sucesso.
Nesta sessão prática, apresentamos como com o Altair RapidMiner pode-se criar uma solução completa para prever o tempo de vida das baterias – utilizando uma abordagem visual que foi concebida para capacitar as equipes e acelerar o tempo de obtenção de valor para a organização.

A relação potência/peso dos sistemas eletrificados é um dos indicadores de desempenho mais importantes. A redução do peso das peças móveis e do próprio sistema de powertrain é fundamental para a eficiência energética. Especialmente em aplicações de transporte – carros, bicicletas, ônibus, navios, aeronaves – a redução de peso é um dos principais objetivos do projeto, pois influencia a autonomia do veículo. Para atingir uma alta densidade de potência, o sistema powertrain deve ser avaliado considerando o sistema global, juntamente com a redução de peso de todos os outros componentes, a fim de evitar efeitos negativos, como a degradação do NVH ou da capacidade de controle do veículo. Esta trilha apresenta os mais recentes desenvolvimentos para a redução do peso dos componentes do sistema de powertrain, bem como de seus entornos estruturais.

Uma conversa informal com Christian Kehrer, Diretor de Desenvolvimento Comercial – Integração de Sistemas da Altair e o Dr. Miklos Gäbler, Diretor do Programa Aeroespacial da Axyal Propulsion, onde discutirão a tecnologia de motores eléctricos para aplicação em vôo – começando pelos principais motores do desenvolvimento de motores elétricos na aviação, discutirão a necessidade de métodos de simulação, também no contexto da colaboração entre diferentes parceiros de desenvolvimento, antes de encerrarem com uma perspectiva da aviação ecológica para a próxima década.

A Crouzet projeta componentes mecatrônicos, alguns dos quais motores elétricos e circuitos magnéticos de sensores para aplicações muito severas, especialmente no setor aeroespacial. Assim, para encontrar a melhor solução para alcançar altos desempenhos e, ao mesmo tempo, manter o peso e as dimensões os menores possível, é preciso simular diferentes designs eletromagnéticos e encontrar métodos para otimizar os designs de forma eficiente

Um modelo configurável é sempre necessário para otimizar o projeto, com base em parâmetros geométricos e físicos por meio da criação de estudos paramétricos, o que permite aumentar a eficiência dos motores e a precisão dos sensores.

Os scripts Python e a execução em lote também são muito importantes para reduzir o tempo necessário para as simulações, além de permitir o teste e a comparação de diferentes configurações que não podem ser comparadas por meio de estudos paramétricos simples (como diferentes tecnologias e alterações maiores no projeto).

Ao desenvolver veículos elétricos, é necessário ampliar as análises relacionadas as aplicações as quais os veículos serão submetidos, quando comparado com os veículos a combustão. Isso decorre da necessidade crucial das baterias terem autonomia suficiente para cumprir todo o itinerário até que surja a oportunidade de recarga subsequente. Existem várias técnicas para emular a dissipação de energia e, em nosso artigo, pretendemos elucidar uma dessas abordagens. Utilizando o Altair Compose, empregando um abordagem inicial em 0D, encapsulamos em um script uma formulação de dinâmica veicular amplamente reconhecida. Uma rotina de otimização foi criada para interagir com o script e gerar cenários a serem analisados. Essa combinação, que facilita a geração de uma grande variedade de cenários, permitiu simular com eficiência a eficácia de uma dada configuração de banco de baterias em relação a uma aplicação específica.

Além da propulsão elétrica, outros sistemas também exigem atuação – em transporte, assim como em maquinário industrial e móvel, fabricação ou robótica, para citar alguns. Os engenheiros que projetam sistemas de acionamento enfrentam vários desafios que só podem ser resolvidos com uma visão global. Os engenheiros que projetam sistemas de acionamento enfrentam vários desafios que só podem ser resolvidos com uma visão global. Os subsistemas mecânicos, hidráulicos, pneumáticos, eletromagnéticos e elétricos trabalham juntos, e suas características específicas devem ser levadas em conta em suas interações. Para atender às crescentes demandas do mercado por alternativas de atuação e permanecerem competitivos, os fabricantes precisam melhorar continuamente o desempenho e a confiabilidade de suas máquinas, fornecer produtos rapidamente e desenvolver soluções inovadoras. Esta trilha explora como, com as novas tecnologias de desenvolvimento de motores elétricos, os subsistemas elétricos e outros interagem nas aplicações, e se faz sentido substituir os antigos princípios de atuação.

Será apresentado o processo de projeto completo de um motor típico para essa aplicação desenvolvido pela Héroux-Devtek Espanha, desde a derivação dos requisitos para o motor a partir de uma especificação de alto nível até o teste de bancada funcional. Será dada atenção especial aos processos de projeto, desenvolvimento, otimização e verificação dos recursos funcionais do referido motor usando as ferramentas Altair FluxMotor, Hyperstudy e Flux2D. O impacto dos ambientes de alta temperatura no enrolamento, nos materiais de isolamento e nos componentes eletrônicos será abordado como ponto de partida para os novos desafios cada vez mais demandados pelo setor.

A eletrificação é um tema de grande atualidade não só no setor automotivo, mas também no setor industrial. Nas aplicações estacionárias, há muito que foi desenvolvido como alternativa aos acionamentos convencionais, enquanto em setores de mobilidade está a ganhar cada vez mais força devido ao rápido desenvolvimento das baterias. A apresentação destaca aplicações dos vários campos de acionamentos hidráulicos e mostra métodos e exemplos de como selecionar, projetar e implementar sistemas eletrificados.

Dados, software e IA se tornarão cada vez mais uma parte crucial do mundo da engenharia.
O metamodelo é um modelo matemático constituído por equações analíticas que podem reproduzir e descrever o comportamento real de um dispositivo.