Oracle Red Bull Racing lleva 18 años compitiendo, y durante todos ellos se ha asociado con Siemens Digital Industries Software. Incluso antes de ser Red Bull, como Jaguar Racing y Stewart Grand Prix, el equipo con sede en el Reino Unido ha utilizado software de Siemens como NX CAD para sus coches de Fórmula 1.
En 2022, ganaron el Campeonato Mundial de Pilotos (con Max Verstappen como piloto) y el Campeonato Mundial de Constructores. En la primera carrera de la temporada 2023, en el Gran Premio Gulf Air de Baréin, consiguieron el primer y segundo puesto con Max Verstappen y Sergio Pérez (respectivamente) al volante, y de nuevo en el Gran Premio de Arabia Saudí, el 19 de marzo de 2023, con Pérez y Verstappen (respectivamente).
Diseño del coche Oracle Red Bull F1
El proceso de diseño del equipo es un bucle muy iterativo, que normalmente comienza con un concepto desde una perspectiva aerodinámica. A continuación, simulan múltiples variaciones del concepto en NX CAD. A partir del modelo 3D de NX, validan virtualmente la aerodinámica del coche mediante un proceso de dinámica de fluidos computacional (CFD). A partir de los resultados de la simulación, se fabricará un modelo a escala del 60% que se probará en un túnel de viento para compararlo con la simulación CFD. Por último, se elegirá un diseño de coche a tamaño real basado en el análisis de las pruebas previas que se harán en NX. Utilizando herramientas virtuales de la plataforma Xcelerator de Siemens para el análisis de elementos finitos (FEA), se validan las piezas para garantizar que son duraderas y capaces de perdurar en la pista.
Después de muchas rondas de pruebas y simulaciones, se fabrican las piezas para el coche de tamaño completo y se prueban para ver si coinciden con la validación virtual en FEA. Si las piezas superan las pruebas, se fabrican y se incorporan al coche de F1. La primera vez que se ven en acción es en una sesión de entrenamientos, donde el equipo puede entender realmente el rendimiento de las piezas y compararlas con las simulaciones CFD y FEA realizadas previamente. Si los resultados son buenos, corren, si no, no. Oracle Red Bull Racing repite este proceso iterativo a lo largo de la temporada, desde el concepto hasta la validación virtual, desde la fabricación hasta la competición.
Herramientas de software de Siemens utilizadas en el diseño de F1
Oracle Red Bull Racing utiliza muchas de las soluciones de la plataforma Siemens Xcelerator además de NX CAD como NX for Manufacturing y Teamcenter.
Daniel dice que un punto fuerte clave del equipo es el diseño y la fabricación de piezas compuestas. Durante los últimos años, han estado utilizando Fibersim dentro de NX para diseñar y dirigir la fabricación de piezas de materiales compuestos. Con el uso de máquinas de proyección de capas por láser, Fibersim ha reducido drásticamente la variabilidad que se debía a los procesos manuales, ha disminuido el desperdicio de material y ha aumentado la eficacia. Con la colaboración de Fibersim y Teamcenter, un proceso que antes tardaba cuatro días manualmente ahora tarda unos 10 minutos.
La apertura de la arquitectura y la flexibilidad de las herramientas de Siemens impulsan la productividad de sus ingenieros. Daniel estima que se ha producido una mejora del 30% o más en partes clave del proceso de fabricación, y que el uso de las herramientas abiertas de NX permite realizar los procesos cinco o seis veces más rápido que manualmente. Ambas mejoras devuelven tiempo para diseñar mejores piezas para los coches, con más iteraciones. Hay que dedicar menos tiempo al trabajo manual o a averiguar cómo se trabaja con las herramientas, y se puede dedicar más tiempo a la ingeniería y el diseño.
El papel del gemelo digital en el proceso de diseño de un coche
«Tenemos un proceso digital que va desde el concepto hasta la pista, y ese proceso depende de ese gemelo digital del coche», dice Daniel. El gemelo digital es pertinente para los procesos de Oracle Red Bull Racing, con su validación virtual con CFD a FEA, así como la validación virtual de las trayectorias de las herramientas de fabricación. Con la maqueta virtual del coche, los que están en la pista pueden ver el coche antes de ver el modelo físico real.
Además, el coche real proporciona datos al equipo. Tiene información sobre cómo funciona a lo largo de una carrera y esa información se puede utilizar para cambiar lo que los pilotos tienen que hacer a medida que recorren la pista. Mientras tanto, los datos se introducen en Teamcenter. A medida que se introducen en el mundo digital, la información se envía a las personas necesarias para que tomen decisiones rápidas. Con el gemelo digital, las personas adecuadas pueden actuar con rapidez si disponen de la información correcta en el momento oportuno
Los mayores retos a la hora de diseñar un coche de F1
Los equipos de Fórmula 1 están limitados por las normas establecidas por la FIA, los recursos, el tiempo y los costes.
La FIA, el organismo que rige este deporte, establece las normas cada temporada entre un mes y seis meses antes del inicio del proceso de diseño. Cuando la FIA da las normas, el equipo de Red Bull trabaja para convertirlas en geometría y visualizar esas normas y limitaciones en un mundo digital 3D. Así, los ingenieros pueden ser conscientes a la hora de idear los conceptos para el coche.
La FIA también impone límites de costes, lo que obliga a Oracle Red Bull Racing a depender en gran medida de sus gemelos digitales y de la validación digital. El conjunto de herramientas integradas de las soluciones Xcelerator de Siemens permite al equipo tener una gran confianza en las piezas que producen, ahorrando tiempo y costes que se habrían gastado en prototipos físicos y desarrollo.
La contribución del piloto de F1 al diseño del coche
En contra de lo que muchos puedan pensar, los pilotos no tienen por qué opinar directamente sobre cómo quieren que se diseñe el coche. Siempre darán su opinión sobre cómo creen que se comporta o conduce el coche, qué sienten cuando conducen, y el equipo utiliza esa información para mejorar o cambiar el coche. Red Bull también utiliza una simulación de piloto virtual, en la que los pilotos pueden conducir el coche en el mundo digital a partir de un escáner de la pista antes de ir a la pista física. De esta forma, el piloto puede experimentar el coche y dar su opinión antes de llegar al modelo físico para el fin de semana de carreras.
