Catesby quiere romper récords de vuelta para los equipos de carreras de élite con el escaneo de Artec 3D

Un ingeniero de Catesby Projects escaneando en 3D un coche de carretera con Artec Leo

En el mundo del automovilismo, los márgenes finos son a menudo la diferencia entre el éxito y el fracaso. Unas pocas décimas de segundo pueden parecer un lapso de tiempo increíblemente pequeño, pero si las pierdes en cada vuelta frente a tus competidores, encontrarás rápidamente a tu equipo en la parte trasera de la pista.

Entonces, ¿cómo identifican estos equipos de carreras las formas de reducir los tiempos de cada vuelta? Eso depende en gran medida de la serie de la que estemos hablando. En Fórmula 1, cada equipo diseña y fabrica su coche desde cero. Si bien algunos ciertamente se inspiran en otros, el modelo de competencia del deporte da paso a una «carrera de desarrollo», en la que compiten para encontrar tiempo de vuelta a lo largo de una temporada.

En la práctica, esto hace que los fabricantes de F1 remodelen los pisos, las cápsulas laterales, los alerones delanteros, los alerones traseros y otras partes aerodinámicas, para que los autos puedan deslizarse de manera más eficiente por el aire.

Sin embargo, las cosas funcionan de manera ligeramente diferente en una serie monomarca. Como estos campeonatos se disputan en coches completamente idénticos, las ganancias de tiempo pueden ser más difíciles de encontrar y, en lugar de participar en una carrera de desarrollo, los ingenieros del equipo tienen que centrarse en optimizar la configuración.

Una moto en proceso de escaneo 3D con Artec Leo.

Sin embargo, el problema con los proyectos de simulación es que dependen de que tengan modelos 3D precisos para probar, y los fabricantes a menudo no quieren entregar los valiosos datos CAD de estos. Aquí es donde Catesby Projects puede ayudar. El especialista en aerodinámica y simulación, con sede en el Reino Unido, escanea este tipo de coches y crea modelos 3D listos para la investigación y el desarrollo para equipos de series monomarca y multimarca por igual.

«Supongamos que alguien ha comprado un coche para entrar en una serie», explica Jon Paton, director de proyectos de Catesby Projects. «No se les permite cambiarlo o modificarlo, pero quieren tratar de obtener la mejor configuración que puedan».

«Lo escaneamos y hacemos un trabajo de simulación por computadora para averiguar cuáles podrían ser los cambios aerodinámicos. Luego les ayudamos a ver si cambiar el ángulo del alerón delantero o agregar un poco más de inclinación (ángulo del piso) ayudaría en circuitos específicos».

«El escaneo 3D nos permite hacer una gran cantidad de trabajo de simulación, todo sin haber visto prácticamente los datos CAD para diseñar un modelo físico».

«No hay otra opción» que el escaneo 3D

Operando como parte del grupo de consultoría de ingeniería TotalSim, Catesby ofrece servicios de pruebas físicas y computacionales que facilitan el desarrollo y la validación aerodinámica. Muchos de estos ahora están habilitados por el escaneo de Artec 3D, pero ese no siempre fue el caso.

Escaneo 3D con un Artec Leo, con los datos capturados apareciendo en su pantalla incorporada.

Dado que los fabricantes de vehículos de carreras de campeonato son tan reacios a compartir sus datos CAD, Paton dice que los ingenieros «efectivamente no tienen otra opción, se necesita un escáner 3D».

Los esfuerzos iniciales de su empresa en realidad giraron en torno al uso de un kit de fotogrametría, que proporcionaba precisión global, y un escáner Eva de Artec para captar detalles finos. Después de eso, la compañía ha mejorado aún más la precisión y velocidad de su proceso, trabajando con el embajador de Artec, Central Scanning, para cambiar a los más avanzados Artec Leo y Ray.

«Con estos dispositivos, normalmente podríamos escanear un auto de carreras durante un par de días en el lugar. Desarmamos el auto y lo escaneamos todo en unas cuatro horas con el Ray», dijo Paton. «Luego lo desmontábamos poco a poco, para poder escanear cada ducto, quitar una rueda, escanear las pinzas, las pastillas y todo lo demás con el Leo, antes de volver a armarlo todo».

Al principio, el Ray permitió a Catesby lograr una mayor precisión a distancia y escalar sus ambiciones; en un momento dado, incluso permitiendo a su equipo capturar un helicóptero completo. Pero desde que obtuvieron el Artec Ray II, el sucesor más rápido y de mayor alcance del Ray, han llevado su flujo de trabajo a otro nivel.

La pantalla incorporada del Artec Ray II indica cuánto tiempo queda, durante un escaneo automotriz.

Ahora, con el Ray II, pueden escanear vehículos aún más rápido, antes de digitalizar las áreas críticas para el diseño con el versátil Leo inalámbrico, y construir así un modelo utilizando los datos de mayor resolución de cada uno. Según el ingeniero de diseño junior Tom Parrish, quien probó por primera vez el escaneo 3D del Leo hace seis meses cuando comenzó a trabajar en la empresa, aprender el dispositivo ha sido muy fácil.

«Cuando comencé a usarlo, recuerdo que era muy intuitivo», explicó Parrish. «Como es bastante fácil de usar y su interfaz es tan buena, en realidad hay un número limitado de cosas que pueden salir mal. Sólo para practicar, escaneé un sofá y una silla, y cuando vi por primera vez un modelo 3D aparecer en vivo en la pantalla incorporada, ¡fue genial!»

En su oficina de EE.UU., Paton añade que Catesby también utiliza un escáner con cable más barato y, además de ofrecer flexibilidad sin cables, dice que el Artec Leo es comparativamente mucho más rápido.

Una motocicleta ligeramente inclinada para garantizar que pueda ser capturada con gran detalle con el Artec Leo

«Hacemos viajes a Brasil, Francia y Alemania; y podemos llevar al Leo, subirnos a un avión, escanear allí durante dos días y luego regresar».

Trabajo de simulación CFD basado en escaneo

Artec Studio también es fundamental para el flujo de trabajo de escaneo 3D de Catesby. Una vez que la empresa ha finalizado el proceso de captura, utiliza el software líder en la industria para alinear y ordenar las mallas. A Parrish le gustan especialmente sus herramientas de alineación, que le permiten «agrupar parches», por lo que «incluso si le faltan datos de un escaneo, puede alinearlos con otro para obtener un modelo completo».

Para aquellos que deseen automatizar el procesamiento de datos de escaneo, Artec Studio también viene con su propio modo de piloto automático, que elige el algoritmo óptimo para tratar con un conjunto de datos determinado. Sin embargo, si lo desean, los usuarios pueden ingresar a la configuración y modificarla individualmente.

En el caso de Catesby, este último flujo de trabajo ha demostrado ser más adecuado para su negocio. De hecho, Parrish dice que la capacidad de «jugar con diferentes configuraciones» le ha permitido identificar una forma de «hacer que los objetos más pequeños se alineen correctamente y se fusionen», mientras «se reduce el número de polígonos en una malla», como un medio para minimizar el tamaño de los archivos exportados.

Desde Artec Studio, Catesby envía mallas a programas de ingeniería avanzados como Geomagic e Hypermesh para tareas de refinamiento adicionales como el relleno de agujeros y la creación de modelos 3D listos para CFD. A través de simulaciones CFD, Paton y sus colegas pueden ayudar a los equipos a identificar rápidamente oportunidades para optimizar la resistencia aerodinámica y el rendimiento de la carga aerodinámica de los autos de carreras.

«Se trata de ayudar a los ingenieros de carreras a configurar el coche más rápido para encontrar el rendimiento», explicó Paton. «Podrían hacerlo físicamente si tuvieran suficiente tiempo para probar en la pista, pero tienen sesiones de práctica limitadas, por lo que quieren tener un punto de partida bastante bueno cuando se presenten en la pista».

«Cada circuito es diferente, pero podemos ayudarles con eso: si se trata de un circuito de baja resistencia frente a uno de alta carga aerodinámica, las herramientas de simulación les ayudarán a elegir la combinación correcta de configuración».

Organizando una «estación de escaneo de autos»

Con Catesby trabajando con equipos de carreras ganadores de campeonatos, vale la pena preguntarse a dónde puede ir a continuación. En el sector automotriz, Paton se ha centrado en la creación de un flujo de trabajo de estilo «estación de escaneo de autos» más ágil, en el que los coches puedan capturarse por completo en una sola pasada.

La actualización al Ray II ya ha reducido a la mitad los plazos de entrega de la digitalización exterior, al tiempo que produce resultados de mayor calidad que capturan mejor los detalles ocultos, como los trenes de aterrizaje o los pasos de rueda, y requieren menos escaneos de seguimiento del Leo. Dado que el procesamiento y la fusión de datos de Ray II también son mucho más rápidos, su equipo ahora tiene como objetivo crear modelos CAD desde cero en menos de dos días, lo suficientemente rápido como para analizar los cambios en la configuración de los monoplazas entre pruebas.

Sin embargo, la compañía no sólo está interesada en los automóviles, sino que también quiere crear modelos 3D de personas. Mientras que la empresa hermana Vorteq ha utilizado anteriormente el escaneo 3D para desarrollar bicicletas de carreras, Catesby ahora opera una instalación de pruebas subterránea de 2,7 kilómetros, donde tiene la ambición de utilizar el escaneo 3D para capturar cada vehículo que pasa por el túnel.

El Artec Ray II en el proceso de escaneo 3D de las instalaciones del túnel de pruebas de Catesby.

Por otra parte, también tiene su propio negocio de escaneo de atletas, en el que trabaja con atletas olímpicos para ayudar a que la vestimenta y equipos sean lo más ajustados y aerodinámicos posible. De cara al futuro, Paton dice que Catesby ve prometedoras en estas dos aplicaciones, ya que el escaneo desbloquea oportunidades para analizar a los competidores en el automovilismo y «realmente se acelera» en el mundo del ciclismo.

«El mundo del ciclismo se está volviendo cada vez más personalizado, ya sea un traje de piel o una bicicleta», concluyó Paton. «Por lo tanto, poder capturar la geometría lo más rápido posible es perfecto».

«Artec Leo es probablemente la mejor solución que hemos encontrado para personalizar el equipo de los atletas a distancia».