Materialización de la idea

“Hacemos tangibles las ideas”, reza el lema de los expertos en fabricación de maquetas. En una primera fase, se trata simplemente de mostrar las proporciones de un futuro modelo, para lo que se utiliza una gran diversidad de materiales plásticos. Sin embargo, la primera visualización completa siempre se hace con la típica arcilla de modelar de color marrón.

Materialización de la idea, Weissach, 2021, Porsche AG
Ideas tangibles. Elaboración de la maqueta: la consecución de un lenguaje de diseño bien definido comienza con modelos efímeros de arcilla a escala 1:1.
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Lo más destacable de este material es la rapidez con la que se puede moldear. Sin duda, requiere una gran habilidad artesanal, dentro de un proceso en el que, paso a paso, se va perfeccionando la forma elegida. Esta tarea es muy relevante, ya que de ello depende la aerodinámica de un coche. Por ello, antes de la aprobación final del diseño se utilizan las llamadas carrocerías de flujo, donde las juntas, entradas y salidas de aire, pasos de rueda y otros detalles se corresponden casi exactamente con el que será su estado final en la fabricación en serie. En el túnel de viento contiguo tienen lugar los siguientes pasos.

Diseño

Esta fase consiste en desarrollar ideas y llevarlas rápidamente a un nivel que permita tomar decisiones. Los esbozos, ya sea en papel o en un soporte digital, son indispensables para ello. Al dibujo bidimensional debe seguirle una forma tridimensional, primero con la ayuda de un software de diseño en el espacio virtual y finalmente como maqueta física. El hecho de que los diseñadores, constructores de maquetas y expertos en aerodinámica compartan un mismo edificio, favorece tanto la comunicación como la confidencialidad. En el estudio de diseño no se crea únicamente la forma de una carrocería, también se idean espacios interiores, que incluyen desde las dimensiones básicas hasta los detalles de la costura de un asiento.

Despacho del Jefe de Diseño, Weissach, 2021, Porsche AG
Diseño. Cultura del diálogo: si bien el primer boceto puede ser la creación de un individuo, la búsqueda de una idea es tarea de varios.
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En todos estos procesos, las decisiones finales se toman a partir de modelos físicos, por lo que los artesanos clásicos también trabajan en el diseño. Otros expertos del departamento idean y comprueban lo que en general se conoce como experiencia de usuario, donde también entran en juego los mundos virtuales de Porsche Connect. Al final, la armonía que une la forma con la técnica y el exterior con el interior, se consigue gracias a una marcada cultura del diálogo. Muestra de ello es la oficina del Jefe de Diseño, donde el clásico escritorio ha sido reemplazado por una larga mesa en la que se organizan reuniones de miembros de todas las disciplinas.

Fundición

Incluso dentro de Weissach, solo unos pocos empleados saben que desde 1971 la empresa tiene su propia fundición en la Nave 1, justo detrás de la antigua entrada principal. Todos los días laborables, a las 13.30 horas, empieza la acción: después de fundir, acondicionar y comprobar la mezcla de metales –que los técnicos llaman aleación– se procede al moldeado. El metal fundido a más de 700 grados se introduce en los moldes de arena. Las herramientas para la producción de estos moldes se han desarrollado y fabricado en el propio taller de maquetas. Las piezas que el maestro fundidor y sus ayudantes recuperan de los moldes unas veces son carcasas para motores eléctricos del tamaño de un tambor de lavadora; otras, son piezas para la carrocería.

Fundición, Weissach, 2021, Porsche AG
Fundición. Alquimia secreta: aquí es donde tiene lugar la producción propia de componentes robustos hechos a base de aleaciones.
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En todo caso, en su mayoría son componentes para coches que todavía no existen. Gracias a la fundición propia, los prototipos se pueden poner a prueba en una fase muy temprana del desarrollo con componentes que cumplen los estrictos criterios de calidad de la fabricación en serie en todos los aspectos. Esto no sería posible con un proceso de impresión en 3D que se limitara a unos pocos materiales, porque Porsche está modificando constantemente aleaciones especiales para componentes sometidos a grandes esfuerzos. Así, una pequeña variación en una aleación puede tener un efecto positivo en la resistencia a los impactos sin que ello deba aumentar el peso del vehículo. Gracias a la fundición interna, este conocimiento del material queda siempre dentro de la empresa.

Medición de superficies frontales

El objetivo de todo desarrollo aerodinámico es que la corriente de aire fluya perfectamente por todos los rincones de la carrocería. Esta cualidad se expresa mediante el coeficiente de resistencia al aire, más conocido como valor Cx. Para calcularlo a partir de los datos de medición del túnel de viento, es necesario registrar con precisión la zona frontal del vehículo.

Medición de superficies frontales, Weissach, 2021, Porsche AG
Medición de superficies frontales. Retrato del viento: los ingenieros de aerodinámica utilizan luz LED verde para medir cada modelo antes de entrar en el túnel de viento.
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La resistencia al aire y, por lo tanto, el consumo de combustible o de energía del vehículo dependen decisivamente del área zona frontal. Para determinar esta superficie con una desviación de apenas 1,5 por mil, hace falta un equipo especial: el sistema de medición de superficies frontales. Funciona igual que un teatro de sombras: una barra lumínica formada por luces LED verdes recorre lentamente dos veces la parte frontal del vehículo y, en una pantalla situada perfectamente en paralelo detrás del coche, se va mostrando el contorno. Una cámara de vídeo graba la pantalla y un ordenador se encarga de unir todas las imágenes en una sola. A partir de esta última imagen, un programa informático calcula finalmente la superficie frontal.

Cámara climática

Desde 40 grados bajo cero, como en el Ártico, hasta 90 grados positivos, como en el interior de un coche aparcado en Arizona. Las temperaturas que se reproducen en las cámaras de Weissach son cualquier cosa menos confortables. Pero sí son realistas, ya que durante su vida, los modelos de Porsche puede que se vean sometidos a ellas. Por este motivo, durante el desarrollo, cada deportivo tiene que soportar varias veces estas condiciones en la sala con control de climatización.

Cámara climática, Weissach, 2021, Porsche AG
Cámara climática. Contraste de temperatura: los modelos en fase de desarrollo tienen que demostrar su resistencia en un rango de –40 a 90 grados Celsius.
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Y no solo se somete a temperaturas extremas, sino que también debe superar pruebas de resistencia adicionales. Por ejemplo, después de pasar una noche entera a 18 grados bajo cero, un técnico rocía los cristales con agua utilizando una pistola de pintura y, a continuación, pone en marcha el motor. Después de un tiempo establecido, el parabrisas debe quedar descongelado. Otras pruebas tienen como objetivo asegurar que la gran pantalla central sea siempre fácil de leer, incluso a más de 40 grados positivos y con luz solar directa, generada por un sol artificial; también se comprueba que los tiradores de las puertas no se bloqueen a 40 grados bajo cero. Al lado, en el túnel de viento climatizado y sobre un banco dinamométrico, se puede simular la conducción a temperaturas extremas, como a través del famoso Paso Towne en el Valle de la Muerte (con un 6 % de desnivel a lo largo de 27 kilómetros). Durante la simulación se sienta al volante un conductor experimentado del banco de pruebas. Los vehículos eléctricos pasan casi las mismas pruebas que sus hermanos con motor de combustión.

Túnel de viento aeroacústico

Mediciones realistas en un prototipo secreto a 300 km/h. Este fue, a grandes rasgos, el requisito fundamental exigido para el túnel de viento que entró en funcionamiento en 2015. La clave está en un sistema de cinta intercambiable que mueve la superficie debajo del vehículo. Esto permite reproducir de forma realista el viento que fluye bajo el suelo del coche y entre los pasos de rueda. Pero para los ocupantes no solo son decisivas la carga y la descarga aerodinámica o la resistencia del aire, sino también el ruido del viento. Este aspecto gana importancia a medida que aumentan los coches con motor eléctrico, ya que el ruido de rodadura se hace más patente.

Túnel de viento aeroacústico, Weissach, 2021, Porsche AG
Túnel de viento aeroacústico. La batalla de los decibelios: un innovador sistema de micrófonos registra el más mínimo ruido del viento a velocidades de hasta 300 km/h.
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Actualmente, una de cada seis mediciones realizadas por los expertos de Porsche se centra en la aeroacústica. Para ello, en el entorno del vehículo se crea un campo de medición con unos 600 micrófonos para generar una especie de fotografía acústica que puede utilizarse para localizar con precisión las fuentes de ruido molestas. La corriente de aire sobre los retrovisores exteriores es particularmente delicada. Si no se consigue el nivel óptimo, los técnicos en aerodinámica, junto con los especialistas en acústica, expertos en carrocería, ergonomistas y diseñadores acuden al centro de control para encontrar una solución. Estos hombres y mujeres altamente cualificados trabajan en el túnel de viento aeroacústico y otros túneles de viento más pequeños de manera continua.

Nave de pruebas del grupo propulsor

Cada vez hay más vehículos eléctricos en Weissach. La mitad de los 18 bancos de pruebas de la nueva nave que entró en funcionamiento en 2019 sirven para comprobar motores y transmisiones, con mayor o menor electrificación. Una especialidad es el banco de pruebas para sistemas de alto voltaje, en el que se puede comprobar el sistema de propulsión completo, es decir, los motores para los ejes delantero y trasero, la electrónica de potencia asociada, la transmisión y la futura batería de serie de alta tensión. La batería se encuentra en una cápsula de seguridad climatizada debajo del banco de pruebas, y su capacidad se comprueba con unos ciclos de test  en todo el espectro de rendimiento.

Nave de pruebas del grupo propulsor, Weissach, 2021, Porsche AG
Nave de pruebas del grupo propulsor. Prueba en conjunto: en funcionamiento desde 2019, esta instalación sirve para probar todos los componentes del sistema de impulsión: motor, transmisión, electrónica y batería.
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Igual de importante es el comportamiento en el momento de la carga de la batería, sobre todo cuando se trata de recibir y liberar mucha corriente de manera rápida. Para ello, la nueva nave de pruebas está equipada con las distintas tecnologías de recarga que se utilizan en diferentes lugares del mundo. Los nueve bancos de pruebas de combustión también cuidan la sostenibilidad: un sistema de suministro flexible permite probar los combustibles sintéticos conocidos como e-fuels. Porsche, en cambio, no tiene bancos de pruebas especiales para el apartado de competición. Los trabajadores de Weissach están acostumbrados a hacer mediciones tanto a sistemas de propulsión de modelos de serie como de modelos de carreras.

Integración de la electrónica

La llamada “test house” (“casa de pruebas”) no es ninguna casa, sino un lugar destinado a la integración electrónica. Sin embargo, este término está justificado: bajo un mismo techo, los especialistas prueban toda la electrónica, desde los elevalunas hasta los sistemas de asistencia al conductor, para asegurarse de que funcionan perfectamente. Para que esto sea posible, en una fase temprana, antes de que el primer prototipo ruede por la carretera, los desarrolladores utilizan bancos de pruebas con hardware in the loop. La unidad de control y otros componentes, como los faros o el volante, están conectados a un potente ordenador del tamaño de un armario. Este ordenador simula una conducción real para la unidad de control, incluyendo situaciones peligrosas y reacciones del conductor.

Integración de la electrónica, Weissach, 2021, Porsche AG
Integración de la electrónica. Vehículos laboratorio: los especialistas prueban la interacción y comunicación de todos los componentes electrónicos de los automóviles de Porsche.
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Con ello se registra exactamente cómo reacciona la unidad de control para saber, entre otras cosas, si lleva a cabo una función deseada de manera correcta y con la suficiente rapidez. Pero la perfección de quienes aquí desarrollan su tarea va un paso más allá. Para saber si la interacción de los componentes electrónicos a bordo funciona como debe, ponen todas las unidades de control en un “vehículo laboratorio”. Este coche no va a ningún sitio, pero tiene todas las unidades de control conectadas al cableado original. Solo lo que ya se ha dado por bueno en la “casa de pruebas” tiene cabida en el ensayo real.

Garaje para prototipos

Un gran momento en el largo camino hacia la producción en serie es cuando el prototipo por fin puede desplazarse sobre sus propias ruedas. Actualmente hay más de 1.900 vehículos de Porsche en desarrollo sometidos a distintos grados de camuflaje y normas de confidencialidad. En Weissach se dividen en tres niveles: los simples portadores de motor, los vehículos en fase de construcción y los modelos preserie. Todos están registrados digitalmente. Los que requieren camuflaje llevan un transpondedor para poder entrar en los aparcamientos para prototipos. Los empleados que acceden a ellos también necesitan una autorización verificada electrónicamente.

Garaje para prototipos, Weissach, 2021, Porsche AG
Garaje para prototipos. El lugar de descanso: hasta 255 vehículos con diferentes grados de camuflaje encuentran protección contra miradas indiscretas.
Garaje para prototipos, Weissach, 2021, Porsche AG
Garaje para prototipos. El lugar de descanso: hasta 255 vehículos con diferentes grados de camuflaje encuentran protección contra miradas indiscretas.
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El más antiguo de estos aparcamientos está situado justo al lado de la puerta principal del Centro de Desarrollo. Dispone de 255 plazas en ocho niveles, pero se ha quedado pequeño. Por ello, en la localidad vecina de Hemmingen, un aparcamiento de varias plantas igualmente protegido proporciona 120 plazas adicionales. Pero como tampoco es suficiente, se está construyendo un nuevo aparcamiento para prototipos. Dispondrá de 1.147 plazas distribuidas en 15 niveles, con alrededor de 400 columnas de carga. Con ello se genera espacio en las superficies de estacionamiento de Weissach para que los ingenieros puedan realizar sus tests de validación. Cuando los vehículos preserie –los prototipos más avanzados– han completado sus exigentes trayectos, a menudo les esperan otras tareas. Por ejemplo, son utilizados como “mulas” de desarrollos posteriores.

Competición

Desde el ABS y la aerodinámica hasta la caja de cambios de doble embrague, el turbo y la tecnología de 800 voltios, el departamento de competición ha llevado innumerables desarrollos tecnológicos a la fabricación en serie. El acelerador de la ingeniería de competición es la propia presión que genera la competitividad de las carreras, pues hay que lograr resultados lo antes posible. Además, los ingenieros se benefician del hecho que sus ideas no tienen que ser producidas en grandes cantidades. De esta manera descubren materiales exóticos y diseñan soluciones elaboradas.

Departamento de Competición, Weissach, 2021, Porsche AG
Departamento de Competición. Integración de modelos: los coches de carreras de Porsche también tienen su origen en Weissach. La proximidad a la producción en serie actúa como un acelerador de desarrollo.
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Pero la compañía también aprovecha su experiencia en las carreras para trasladarla a otras disciplinas, como es el caso de la logística. En los eventos de competición que se celebran por todo el mundo, nunca se puede utilizar un solo tornillo que no tenga la vida útil comprobada. Por ello, los expertos en logística han desarrollado un sistema mediante el cual se registra cada detalle, por ínfimo que sea, como los datos del motor de un limpiaparabrisas para un modelo específico. También se pueden consultar todas las herramientas del equipo TAG Heuer Porsche de Fórmula E, la caja de cambios de repuesto de un coche de resistencia o los recambios de los coches históricos de Le Mans. Esto es válido para uso interno o para los equipos de clientes. En este departamento no se deja de investigar y asesorar y, al final, la fabricación en serie termina beneficiándose de los avances logrados en la competición, donde a menudo surgen ideas bajo grandes presiones y se resuelven tareas logísticas muy exigentes.

Información

Artículo publicado en el número 397 de Christophorus, la revista para clientes de Porsche.

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consumo combinado de combustible 2,2 – 2,0 l/100 km
emisiones combinadas de CO2 51 – 47 g/km
consumo combinado de electricidad 18,1 – 17,4 kwh/100 km