Construire les voitures de demain : La vision de Ford d'une mobilité collaborative, digitale, propulsée par les composites

Le « Futur est Construit » ?

J'ai récemment écouté un podcast Freakonomics où le PDG Jim Hackett discute sa vision future pour Ford Motor Co. L'hôte Stephen Dubner souligne que tandis que Ford a moqué le constructeur EV Tesla dans sa récente campagne « Built Ford Proud », Hackett mise basically l'avenir de Ford sur la vente des données de ses clients.

 

SOURCE : « New ad campaign elicits emotion, takes shot at Tesla », Autonews.com

Dubner presse Hackett de faire le cas pour Ford vs Tesla. Hackett répond :

Notez que Hackett ne parle pas juste de vendre vos données de demande de crédit, il essaie aussi de développer de la tech qu'il peut vendre à la Silicon Valley et autres.

Au Consumer Electronics Show 2018, Ford a présenté son Transportation Mobility Cloud qui soutiendra prétendument le développement rapide de services et apps pour permettre un déplacement plus efficace des gens et un transport intelligent, connecté. Ford a aussi vanté ce qu'il appelle C-V2X, ou technologie Cellular Vehicle-to-Everything, qui dit permettra aux divers composants et applications d'une ville de partager information entre eux, du véhicule aux piétons et cyclistes, à toute l'infrastructure, permettant systèmes évitement collision, priorisation feux signalisation, et bien plus.

Pendant ce temps, Ford ne construira plus de berlines mais seulement camions, SUV et la Mustang, plus 16 modèles EV qu'il a promis de dévoiler d'ici 2022.

Le véhicule électrique Uniti One exploitera la technologie jumeau numérique (haut) et composites thermoplastiques renforcés fibre de carbone (bas) dans sa tentative de redéfinir à la fois designs et production automobiles. SOURCE : Uniti et KW Special Projects.

 

Le futur est collaboratif, digital, intelligent utilisant composites

Aujourd'hui, cependant, je regarde la vidéo YouTube de la start-up suédoise Uniti (https://www.uniti.earth/). La juxtaposition avec Ford ne pourrait pas être plus dramatique.

Le premier modèle de l'entreprise, le deux-places Uniti One, a été actualisé en utilisant un processus de design organique, itération rapide et logiciels Siemens PLM, incluant sa plateforme NX design génératif et jumeau numérique ainsi que Simcenter, Teamcenter, Tecnomatix, MindSphere et Fibersim pour composites. Le processus itératif « fail-fast » a développé trois prototypes fonctionnels en quatre mois en utilisant feedback collectif sur esquisses, modèles imprimés 3D, maillages CAO et expériences réalité virtuelle. Ce dernier impliquait aussi des milliers de clients potentiels pour aider à faire évoluer l'interface digitale de la voiture, basée sur une tablette PC, éliminant le tableau de bord traditionnel. Le volant a aussi été remplacé par commandes joystick.

 

Le processus de design incluait aussi fabrication digitale et prototypage virtuel
d'une ligne de production série utilisant Tecnomatix. SOURCE : Siemens

Uniti embrasse pleinement la technologie jumeau numérique, avec un plan non seulement d'avoir un jumeau numérique pour chaque véhicule sur la route, mais aussi pour chaque usine de production. L'entreprise utilisera alors les données réelles en service pour améliorer ses véhicules, selon l'utilisation unique et les problèmes de chacun. Chaque jumeau numérique peut être utilisé pour tracer les problèmes de ce véhicule physique jusqu'à leur cause dans la production pièces, design, etc. et suggérer réparation, remplacement pièces ou autre fix. Ces données sont ensuite entrées pour améliorer futurs designs mais aussi les usines de production.

Ainsi, Uniti poursuit non seulement des véhicules intelligents, sensibles, connectés par l'Internet des Objets, mais aussi une fabrication avancée intelligente qui apprend et s'améliore continuellement basée sur la performance de ses produits dans le monde réel. Siemens travaille sur ce même concept avec Airborne et SABIC pour la réalisation de production de pièces composites thermoplastiques à grande échelle.

 

Premièrement, cependant, Uniti teste simplement différentes options de fabrication avant de s'engager sur équipement ou installations. « Vous pouvez simuler l'usine qui travaille d'abord », dit Horne. « Vous pouvez faire toute votre modélisation coûts et confirmer toute la logistique avant de dépenser des millions à la construire. … Et la digitalisation rend le processus entier follement plus efficace. »

Cependant, Uniti a engagé un emplacement pour sa première usine — Silverstone Park, le circuit historique Formule 1 et domicile du Grand Prix Britannique, maintenant transformé en hub développement fabrication avancée. Partenariats avec entreprises locales comme KW Special Projects (châssis composite et fabrication additive), Danecca (batteries) et Unipart (logistique chaîne d'approvisionnement globale) ont indubitablement aidé. (Notez que Williams Advanced Engineering a formé une coentreprise avec Unipart — Hyperbat Limited avec nouvelle usine (cliquez sur Fly-through page d'accueil) — pour produire batteries pour VE. Williams a aussi dévoilé son propre châssis carbone pour VE. Le UK a non seulement formé une stratégie pour prendre le leadership dans design et production VE globale, il l'a financée aussi, incluant le développement ToPCaT ci-dessous).

L'usine pilote 4.0 à Silverstone — prévue opérationnelle d'ici 2020 — produira l'Uniti One et servira de blueprint pour usines d'assemblage « digitales » sous licence globale.

 KW Special Projects a développé le châssis composite renforcé fibre de carbone qui sera utilisé pour l'Uniti One. SOURCE : KWSP

 

ToPCaT : ThermoPlastic Carbon Tub

Le partenaire d'Uniti KW Special Projects (KWSP) fournira le choix de l'entreprise pour un châssis — le monocoque en composite thermoplastique renforcé fibre de carbone appelé ToPCaT (ThermoPlastic Carbon Tub). Le développement de la technologie a commencé en 2015, visant une alternative légère mais à coût inférieur aux monocoques époxy durcis autoclave traditionnels. L'utilisation de composites thermoplastiques permet des temps de cycle bien plus bas ainsi que la recyclabilité, et ToPCaT prétend livrer haute performance, bas coûts outillage et fabrication répétable avec construction modulaire pour flexibilité design et production.

Selon un article Composites in Manufacturing de juillet 2017 dans le magazine, le directeur général de KWSP Kieron Salter a dit qu'il prévoit de grands changements dans les matériaux sur les 10 prochaines années. Bien qu'il favorise les composites, il prédit que les véhicules utiliseront plus de matériaux hybrides produits par procédés fabrication additive, incluant matériaux qui peuvent s'auto-guérir, changer forme pour s'adapter à leur environnement et fournir monitoring/diagnostic santé structurelle. « On peut voir que le secteur automobile est très à un point de bascule », dit-il. « Sur les 10 prochaines années, il se peut que nous voyions autant de changement que nous en avons vu dans le dernier siècle. »

 

Technologies développées reflètent la mission

Bien qu'Uniti et KWSP soient ouverts aux métaux, hybrides et nouveaux matériaux qui pourraient être développés dans le futur, ils ont embrassé les composites fibre de carbone comme partie clé de leur mission car ils livrent le léger, performance et coût clé pour faire marcher leurs designs de véhicules électriques.

Uniti décrit la digitalisation comme faisant partie de son ADN. Cela génère aussi valeur et performance, permettant à une équipe de 15-20 personnes de compléter un design de base et trois prototypes fonctionnels en temps record. Je vois Uniti allant même plus loin que Tesla dans son implication et relation avec sa base client, utilisant communications digitales, prouvant valeur marché via pré-commandes et mettant à jour ses investisseurs crowdfunding.

Jalons Uniti et objectifs futurs

• 2016 – Uniti fondé en Suède
• 2017 – Prototype véhicule révélé
• Développement crowdfundé
• Culture d'une communauté via médias sociaux et messagerie digitale
• 2018 – Premières précommandes en ligne et via deux magasins MediaMarkt en Suède (2 500 commandes)
• 2018 – Présenté à l'Auto Expo Inde un démonstrateur réalité virtuelle d'un modèle 5 places à produire avec Bird Group basé à Delhi
• Fin 2019 – Modèle Production Intent à révéler
• 2020 – Site production i4.0 pleinement digitalisé au UK opérationnel
• 2020 – Modèle 5 places en production en Inde
• Expansion Europe du Nord, US et Asie Pacifique
• 2024 – Atteindre au moins 4% du marché européen VE batterie (BEV)

Uniti discute développement de ses propres capacités véhicule-à-véhicule (V2V) et véhicule-à-infrastructure (V2I) — donc, le même domaine de capacités que C-V2X et Transportation Mobility Cloud de Ford. Mais les efforts d'Uniti sont une note de bas de page, encadrés comme juste une de ses zones d'innovation et avec le motif d'aider ses clients véhicules en améliorant conduite ville sûre, par exemple, ou offrant nouvelles façons de faire transactions parking sécurisées.

Est-ce trop beau pour être vrai ? Peut-être. Je pense que la réalité est que les véhicules d'Uniti sont un marché de niche, visé zones urbaines denses où congestion et pollution sont vrais problèmes à adresser maintenant. Mais les tendances qu'Uniti démontre concernant design génératif, test virtuel prototypes, jumeaux numériques et simulation processus fabrication avec lignes production composées de cellules fabrication intelligentes, flexibles — ça est le futur de l'automobile et au-delà.