ROKION
Diseñar desde las bases
DISEÑO Y FABRICACIÓN
Compartir esta historia
El fabricante de vehículos eléctricos de uso intensivo en minería agiliza el diseño y la fabricación con Autodesk Inventor y Vault
Rokion diseña y fabrica vehículos eléctricos de batería para el sector minero, pero no estamos hablando de vehículos eléctricos al uso. Estos vehículos especializados son únicos en el mercado porque se diseñan desde el principio como baterías eléctricas, cuando la mayoría de la competencia lo que hace es reacondicionar vehículos diésel con baterías. El diseño "desde la base" proporciona a los vehículos Rokion ventajas especiales en términos de rendimiento, fiabilidad y seguridad.
Para tener el proceso totalmente bajo control y llevar sus productos al mercado con la mayor eficacia posible, la empresa ha recurrido a Product Design & Manufacturing Collection de Autodesk, que incluye Inventor, AutoCAD y Vault para la gestión de datos en toda la empresa.
Hacerse un hueco en el mercado con un diseño innovador
Rokion, con sede en Saskatoon (Saskatchewan, Canadá), fabrica uno de los vehículos eléctricos con batería más avanzados del mundo para usos industriales y mineros muy intensivos. Estos vehículos utilitarios y para transporte de personal están diseñados para soportar las condiciones de minería más duras, subir las rampas más pronunciadas y desplazarse con seguridad por toda la mina, y todo ello sin generar emisiones.
Lo que hace que los vehículos Rokion se diferencien de la competencia es el enfoque de la compañía en cuando a diseño e ingeniería. La mayoría de los fabricantes de vehículos eléctricos trabajan al revés: comienzan con un vehículo diésel del que extraen el motor y la transmisión y después lo reacondicionan con un motor eléctrico y baterías. Esto genera muchos problemas relacionados con la capacidad de la batería, ya que la arquitectura original del vehículo no estaba diseñada para acomodar baterías.
"En Rokion, diseñamos el vehículo desde cero para que sea eléctrico", afirma Dave Cote, supervisor de ingeniería de aplicaciones en el departamento de I+D de Rokion. "El armazón, la cadena de transmisión, la estructura de protección antivuelco, todo eso. En lugar de intentar convertir un diésel, empezamos con una hoja de papel en blanco. Esto nos ha permitido reservar más espacio para la capacidad de la batería y lograr la potencia necesaria para entrar y salir de una mina con un acceso en rampa muy pronunciado".
Debajo del capó de un RX00. Imagen por gentileza de Rokion
Subir y bajar estas rampas requiere una potencia enorme, que Rokion ofrece ajustando el tamaño de los paquetes de batería y seleccionando la química de batería adecuada para tal uso. La competencia no lo tiene tan fácil porque están limitados por el espacio, de manera que a menudo se ven obligados a usar las células de mayor densidad energética que haya disponibles, similares a las células de litio, níquel o manganeso, de uso habitual en vehículos de carretera y en sistemas electrónicos de consumo.
"Diseñamos el espacio del módulo de batería de forma que podamos aprovechar la química de la batería de litio-ferrofosfato (LiFePO4). LiFePO4 tiene una densidad energética relativamente baja, pero es la química más segura disponible comercialmente, y en Rokion la seguridad es lo primero", señala Cote. "La seguridad es fundamental en entornos subterráneos, donde el incendio de una batería puede ser catastrófico. Diseñar desde cero nos permite ofrecer el mayor nivel de seguridad que los clientes buscan".
Los vehículos Rokion también son únicos por el hecho de utilizan motores duales. Los camiones de cuatro ruedas estándar solo tienen uno, con una caja de transferencia que distribuye la alimentación de la parte delantera a la trasera. Como resultado, en el modo de conducción a cuatro ruedas, los vehículos tienden a atascarse y brincar o saltar al girar esquinas pronunciadas. Con dos motores, los vehículos Rokion permiten un deslizamiento entre los ejes delantero y trasero que suaviza el recorrido.
Flujo de trabajo simplificado, del boceto al servicio
El enfoque de diseño de productos de Rokion consiste en una combinación de Autodesk Inventor para el modelado 3D y la documentación 2D, y Autodesk Vault para gestionar los datos y actuar como base de la colaboración entre el diseño y la fabricación. El proceso arranca cuando el equipo de I+D de David Cote empieza a modelar a grandes rasgos en Inventor, independientemente de si el concepto es un vehículo nuevo o la ampliación de una plataforma ya existente. En este punto, el equipo crea planos de organización generales que muestran el aspecto que tendrá el producto y cómo va a funcionar, incluidas simulaciones preliminares de cómo de pronunciada es la pendiente por la que puede desplazarse o cuántas personas puede transportar.
"El pilar de nuestra empresa siempre ha sido nuestro departamento de ingeniería, donde llega un problema de un cliente y diseñamos una solución para él", afirma Kipp Sakundiak, director general de Prairie Machine, la empresa matriz de Rokion. "En realidad, es justo ahí donde entran en juego las herramientas de Autodesk".
Cuando el concepto se aprueba para continuar, el equipo de Rokion utiliza el modelo 3D creado en Inventor para añadir más detalles y determinar en qué parte del ensamblaje va cada pieza. A partir de aquí, el equipo de David Cote empieza a trabajar con fabricantes para crear un prototipo que se pueda seguir probando y evaluando. Esto inicia un proceso de revisiones, que estarán bajo control en Vault. Por último, los detalles finales (como el enrutamiento de arneses, las mangueras y los cierres) se rematan con las instrucciones del ensamblaje.
En el taller, Vault ayuda a Rokion a garantizar que la finalidad del diseño se traslada fielmente de cara a la fabricación y soldadura de metal.
Ingeniería y soporte técnico integrales. Imagen por gentileza de Rokion
"El pilar de nuestra empresa es y siempre ha sido nuestro departamento de ingeniería, donde llega un problema de un cliente y diseñamos una solución para él. En realidad, es justo ahí donde entran en juego las herramientas de Autodesk".
—Kipp Sakundiak, director general, Prairie Machine, empresa matriz de Rokion
"Colaboramos bastante con I+D porque, cuando les llega su turno dentro del proceso, es importante conservar la finalidad del diseño a medida que vamos realizando revisiones que hagan que el vehículo sea más eficiente de construir", asegura Ryan Kolenosky, supervisor de ingeniería de producción. "Solíamos trabajar con dibujos de detalles 2D, pero ahora es mucho más habitual que intercambiemos modelos 3D con Inventor. Funciona bastante bien, e incluso estamos viendo cómo obtener impresiones 3D de los ensamblajes ".
El equipo de ingeniería de productos descubrió las herramientas integradas de Inventor para crear una serie de vistas junto con anotaciones 3D del ensamblaje —como un número de pieza, una cota o incluso la especificación del par de torsión de un tornillo—, algo mucho más fácil de lidiar que una impresión 2D en blanco y negro.
Módulos de conducción de un vehículo Rokion. Imagen por gentileza de Rokion
Por último, cada vez que Rokion diseña una pieza, se publica en Vault y se transmite automáticamente al sistema ERP de la empresa. Posteriormente, si se producen cambios o surgen problemas, el equipo puede poner esa pieza en espera en el sistema ERP, lo que activará una orden de cambio. Al mismo tiempo, Vault permite a los equipos de diseño y producción llevar un seguimiento muy minucioso de las revisiones de los diseños existentes.
"Hacemos tecnología de vanguardia, por eso desarrollamos y revisamos nuestros productos a un ritmo bastante elevado", afirma Kolenosky. "Es fundamental saber qué revisión tienen los vehículos, así como qué revisión de cada pieza tenemos delante y qué revisión queremos fabricar. Esto es algo que tenemos que gestionar a diario y Vault nos ayuda a hacerlo de forma muy precisa".
Vault también ha proporcionado a Rokion una forma viable de deshacerse del papel por completo en todo el flujo de trabajo de diseño, ingeniería y producción, ya que con el software resulta muy fácil controlar qué equipos están consultando qué datos. "Vault es tan importante para nosotros como Inventor", afirma Sakundiak. “La capacidad de administrar nuestros artículos y todos los archivos relativos a cada artículo es realmente valiosa”
Obtener más beneficios de unas herramientas versátiles
Con un flujo de trabajo de diseño e ingeniería sólidamente afianzado, Rokion tiene previsto seguir marcando distancia de la competencia y sacando el máximo partido a las herramientas de Autodesk, comenzando por la automatización del proceso de dibujo.
"Queremos automatizar elementos del proceso para que los ingenieros y los técnicos dediquen menos tiempo a crear los dibujos necesarios para la fabricación", afirma Mike Thomas, director de servicios técnicos de máquinas en Rokion. "Tiene que ver con lo que estamos haciendo con Vault para gestionar las revisiones. La idea es un catálogo de piezas que permita a nuestros clientes saber qué piezas de repuesto quieren pedir".
Hacer la vida más fácil a los clientes puede conllevar también elaborar más informes para los clientes a partir de los datos que los vehículos registran mientras se cargan o están en funcionamiento. Lo ideal sería que Rokion pudiera utilizar esos datos para ayudar a los clientes a encargarse ellos mismos de sus vehículos con una precisión milimétrica, hasta el detalle de saber qué tornillo hay que apretar. Y todo esto depende de tener datos fiables de todas las piezas de cada vehículo en servicio.
Servicio de atención al cliente remoto e in situ. Imagen por gentileza de Rokion
Por último, el equipo de Rokion está estudiando cómo hacer uso de las herramientas de análisis de elementos finitos de Inventor para llevar a cabo análisis de tensión en varias piezas del vehículo. Esto incluye el análisis de cargas de fatiga en los componentes de metal fabricados, como las piezas de suspensión o de estructura.
"Empecé a utilizar el entorno de análisis de tensión de Inventor con uno de los componentes que estamos desarrollando", afirma Cote. "El análisis de elementos finitos solía ser un proceso muy manual, pero las herramientas de Inventor han funcionado bien con las superficies soldadas y los elementos de contacto. Vamos a sacar mucho partido de esto".
Introducción a la Collection
Product Design & Manufacturing Collection es un conjunto integrado de aplicaciones profesionales que conecta a todo el mundo, desde la etapa de conceptualización a la de producción, con unas herramientas comunes que optimizan el proceso de desarrollo de productos. Con esta colección hará realidad sus ideas más ambiciosas, colaborará de forma provechosa, automatizará el trabajo más tedioso y explorará más opciones de diseño que nunca.