La nuova Porsche Macan 100% elettrica è pronta per viaggiare su strada. Dopo i primi test sul circuito di prova del centro di sviluppo di Weissach, i prototipi della prossima generazione del SUV compatto, ben mimetizzati, si accingono ora a circolare per la prima volta al di fuori delle strutture interne di Porsche. «Sta per iniziare la fase di test nel contesto di guida reale, una delle tappe fondamentali del processo di sviluppo» dice Michael Steiner, membro del consiglio di amministrazione di Porsche e responsabile delle attività di ricerca e sviluppo. Quando, nel 2023, la nuova Macan a trazione elettrica sarà commercializzata avrà percorso circa 3 milioni di chilometri nelle varie prove svolte in tutto il mondo e nelle più svariate condizioni climatiche. I prototipi integrano le informazioni acquisite grazie agli innumerevoli chilometri di prova già effettuati, all'interno di uno spazio virtuale.
Lo sviluppo e i test in modalità digitale non solo permettono di risparmiare tempo e costi, ma anche di preservare le risorse, migliorando così la sostenibilità. Anziché veicoli reali, gli ingegneri utilizzano prototipi digitali, vale a dire modelli computazionali che replicano le caratteristiche, i sistemi e i propulsori di un veicolo con un elevato grado di precisione. Sono stati realizzati 20 prototipi digitali per la simulazione nell’ambito di una serie di categorie di sviluppo, come l'aerodinamica, la gestione dell'energia, il funzionamento e le emissioni acustiche. «Raccogliamo periodicamente i dati provenienti dai vari reparti e li utilizziamo per costruire un veicolo virtuale completo e il più dettagliato possibile» spiega Andreas Huber, responsabile dei prototipi digitali. In questo modo è possibile identificare e risolvere rapidamente i potenziali conflitti di progettazione non ancora rilevati.
Gli specialisti di aerodinamica sono tra i primi ingegneri a lavorare con un prototipo digitale. «Abbiamo iniziato a utilizzare un modello del flusso dell'aria attorno al veicolo quando il progetto è iniziato, circa quattro anni fa» racconta Thomas Wiegand, responsabile dello sviluppo dell'aerodinamica. Una bassa resistenza aerodinamica è fondamentale al fine di garantire un'estesa autonomia di percorrenza. Anche piccoli miglioramenti del flusso possono comportare un'enorme differenza. Gli specialisti si stanno attualmente basando su simulazioni per mettere a punto dettagli come i condotti dell'aria di raffreddamento. I calcoli non tengono conto solo delle diverse configurazioni dei componenti, ma anche delle differenze di temperatura in condizioni reali.
Le nuove tecnologie oggi disponibili consentono una simulazione molto precisa sia in termini di aerodinamica che di termodinamica. «Il mondo digitale è stato indispensabile per lo sviluppo di Macan a trazione elettrica» commenta l'esperto di aerodinamica Wiegand. Il sistema di propulsione elettrica - dalla batteria al motore - presuppone un concetto di raffreddamento e di controllo della temperatura a sé stante, molto diverso da quello di un veicolo a trazione convenzionale. Mentre per i motori a combustione si punta ad una temperatura compresa tra 90 e 120 gradi, il motore elettrico, l'elettronica del gruppo motoproulsore e la batteria ad alta tensione richiedono un intervallo tra i 20 e i 70 gradi, a seconda del componente. Gli scenari critici non si verificano su strada, ma durante la ricarica veloce ad alta potenza a temperature esterne elevate. Tuttavia, gli sviluppatori di Porsche sono in grado di calcolare con precisione e ottimizzare digitalmente posizione, flusso e temperatura.
I prototipi virtuali possono essere associati a scenari del mondo reale sin dalla fase iniziale. Un ottimo esempio a questo proposito è lo sviluppo di un concetto di visualizzazione e funzionamento completamente nuovo per la prossima generazione di Macan. Utilizzando il cosiddetto “seat box” per ricreare l'ambiente del guidatore, è stato possibile testare il concetto operativo e di visualizzazione già all’inizio del processo di sviluppo, insieme al prototipo digitale. «La simulazione ci permette di valutare dal punto di vista del guidatore i display, i processi di funzionamento e le variabili influenti durante un viaggio» spiega Fabian Klausmann del reparto di sviluppo della Driver Experience. In questa fase, il ruolo di "collaudatori" non viene svolto solo dagli specialisti stessi, ma anche da non esperti. Questo consente di esaminare fino all'ultimo dettaglio tutte le interazioni tra conducente e veicolo, permettendo un'ottimizzazione selettiva ancor prima che sia stato costruito il primo abitacolo reale.
Sulla base dei dati ottenuti dalle simulazioni sono costruiti i primi prototipi fisici della vettura, talvolta con metodi laboriosi, a mano o con attrezzi e strumenti speciali. Successivamente, questi sono continuamente adattati secondo il processo di ottimizzazione virtuale. Allo stesso modo i risultati dei test su strada confluiscono direttamente nello sviluppo digitale. «I test di resistenza effettuati su impianti di prova chiusi e su strade pubbliche in condizioni reali rimangono indispensabili per garantire che la struttura del veicolo, la stabilità di funzionamento e l'affidabilità dell'hardware, del software e di tutte le funzioni siano conformi ai nostri elevati standard di qualità» sottolinea Michael Steiner, membro del consiglio di amministrazione. L'impegnativo programma di test previsto e realizzato in condizioni climatiche e topografiche estreme include anche attività come la carica e il condizionamento della batteria ad alto voltaggio che deve soddisfare standard molto rigorosi. «Come Taycan, anche Macan full-electric, con la sua architettura a 800 Volt, garantirà la tipica E-Performance di Porsche» promette Steiner, citando obiettivi di sviluppo come un'autonomia di percorrenza elevata, una ricarica rapida ad alta efficienza e prestazioni riproducibili al vertice della categoria: «La Macan 100% elettrica sarà il modello più sportivo del segmento di appartenenza».
