La vera velocità: la Koenigsegg usa l’High Performance Computing per accelerare lo sviluppo delle proprie auto esclusive


inserito da cdovere in data 11-01-2017


Grazie al progetto europeo Fortissimo la Koenigsegg risparmia il 60% dei costi legati di realizzazione dei prototipi e riduce del 30% i tempi di commercializzazione dei nuovi modelli auto

Koenigsegg è una PMI con sede in Svezia. Fondata nel 1994, è un’azienda leader nella progettazione e nella produzione di auto sportive dalle elevate performance. Grazie ai motori capaci di produrre una potenza di 1000 kW, le automobili Koenigsegg possono correre più velocemente di qualsiasi oggetto sulla terra che abbia ruote ed ali.
Un’auto che viaggia ad un terzo della velocità del suono necessita di tutta la trazione che si può ottenere. Qualsiasi componente della struttura dell’auto deve infatti eseguire la propria funzionalità con un perfetto carico aerodinamico offrendo al tempo stesso la minor resistenza possibile all’aria circostante.

Al fine di sviluppare la propria gamma di prodotti, Koenigsegg ha dunque la necessità di valutare in che modo l'aria fluisce sulle sue vetture. Esistono due modalità per farlo: il primo è il test di un corpo fisico all’interno di una galleria del vento ed il secondo consiste nel simulare al calcolatore un flusso d’aria utilizzando la Computational Fluid Dynamics (CFD). Sebbene entrambe le soluzioni presentino dei pro e contro, generalmente le aziende di settore tendono ad utilizzarle entrambe alternativamente.

Le simulazioni computazionali vengono spesso utilizzate durante l’intera fase di progettazione, mentre solitamente si ricorre ai test nella galleria del vento soltanto in determinate fasi del progetto, dal momento che sono considerati ben più onerosi in termini di costi e tempi richiesti. Durante lo sviluppo di vetture dalle elevate prestazioni, le simulazioni intensive CFD vengono effettuate per ridurre il costo dei test nella galleria del vento. I modelli utilizzati per replicare con elevata precisione le auto reali, contenenti ogni dettaglio geometrico come le ruote rotanti e i componenti integrati (compresi scambiatori di calore, ventilatori e condensatori), possono essere molto grandi e complessi.

Nella simulazione di grandi modelli, l’impiego di tecnologia HPC invece può davvero fare la differenza. L’esperienza del passato ha infatti dimostrato che il disegno aerodinamico completo di una hypercar può essere quasi interamente realizzato utilizzando la CFD e riducendo al minimo i test su strada e nella galleria del vento. In ogni caso, in un ambiente di produzione queste necessità devono essere soddisfatte in tempi stretti, ponendo l'accento sull’importanza dell’impiego di risorse HPC.

In questo caso di studio, per la prima volta Koenigsegg ha utilizzato i servizi di HPC nella progettazione di una hypercar, la One:1, definita così per il suo motore, capace di generare un’energia superiore ad un megawatt di potenza, rendendo chiaro sin dall’inizio che questo tipo di vettura avrebbe richiesto la migliore aerodinamica possibile.

La sfida con l’aria
La sfida di Koenigsegg consisteva nell’effettuare simulazioni del flusso d’aria sulle sue auto ad elevate performance, le cui caratteristiche sono state ampiamente dettagliate al fine di modellare gli effetti fisici reali con una certa precisione. Queste simulazioni richiedono specifici software e risorse computazionali particolarmente costose, normalmente al di sopra delle possibilità economiche di una PMI. Tuttavia, l’impiego di servizi HPC cloud-based offre l’opportunità di eseguire queste simulazioni su una piattaforma pay-per-use, finanziariamente in linea con le esigenze di una PMI.
La sfida consiste quindi nel dimostrare la possibilità di utilizzare le risorse HPC basate su cloud, la portabilità di un codice di simulazione adatto a queste risorse nonché gli effettivi esiti in termini di costi ed efficacia determinati dalla simulazione.

La soluzione delle simulazioni HPC
L’utilizzo del software di simulazione iconCFD su un sistema HPC cloud-based ha permesso a Koenigsegg di ridurre o addirittura in alcuni casi di evitare del tutto i test nella galleria del vento. L’accesso in remoto alle potenti risorse di calcolo riduce ovviamente anche le spese legate all’hardware e ai relativi costi di manutenzione.
Prima dell’avvio di questo caso di studio, Koenigsegg disponeva in sede soltanto di limitate risorse computazionali e di scarsa o nessuna esperienza in termini di CFD basata su risorse HPC.

Durante questo progetto, lo sviluppo aerodinamico della Koenigsegg One:1 è stato condotto esclusivamente utilizzando simulazioni CFD basate su HPC. In meno di otto mesi sono state effettuate centinaia di simulazioni per testare svariate configurazioni.
I risultati hanno infatti determinato un impressionante incremento in carico aerodinamico del 250% a 250km/h, a fronte di un aumento di solamente 15% nella resistenza, e di 50% a 440 km/h che corrisponde alla velocità massima del veicolo.

Durante la realizzazione del progetto, oltre alla collaborazione con ICON, fornitore del software di simulazione CFD, Koenigsegg si è avvalsa anche della consulenza di NTUA, il politecnico nazionale d’Atene, un ente di ricerca con competenze in materia di interoperabilità, progettazione ed integrazione del sistema e sistemi di supporto decisionale, i cui esperti possono vantare una vasta esperienza con ICON. Grazie a Fortissimo, essi hanno potuto usufruire anche delle risorse HPC fornite da CINECA, centro italiano di eccellenza per tali servizi.

I vantaggi grazie a Fortissimo
I test hanno dimostrato che l’impiego della simulazione HPC cloud-based supportata da software esterno e dall’esperienza nel settore, in meno di tre mesi ha determinato un ritorno dell’investimento per la realizzazione di una nuova configurazione auto. In questo modo, costi rilevanti possono essere risparmiati o in alternativa impiegati per altre fasi critiche del progetto di sviluppo e produzione.

I vantaggi ottenibili dall’impiego del cloud HPC di Fortissimo possono essere quantificati in un risparmio pari al 5% dei costi operativi, in un risparmio del 30% per quanto riguarda i costi di progettazione, in una riduzione del 50% per le spese relative all’impiego dei test fisici e all’interno della galleria del vento, in un risparmio del 60% per i costi legati alla realizzazione del prototipo ed in una riduzione del 30% per i tempi di commercializzazione. Inoltre, il risparmio ottenuto è pari € 90K all'anno per la fase di progettazione, pari ad una riduzione del 1,5 % dei costi complessivi di sviluppo. Questi calcoli tengono conto dei costi di elaborazione su un sistema HPC cloud-based di circa € 100K.

Informazioni su Fortissimo
Fortissimo è un progetto finanziato dalla Commissione Europea con l’intento di rafforzare la competitività delle imprese europee nel mercato globale. Fortissimo fornisce alle imprese un accesso cloud-based semplice per simulazioni digitali computazionali intensive.
Le opportunità derivanti da questo approccio partono da un design molto più accurato di pezzi complessi, continuano con l’accelerazione del mercato e si concludono con la riduzione dei costi legati ai materiali. Nel marketplace di Fortissimo, le aziende possono fare affidamento su un accesso costante oltre che conveniente a tecnologie e competenze basate sul pay-per-use. Inoltre, il marketplace offre ai fornitori di soluzioni una piattaforma destinata alla distribuzione dei propri servizi.

Per ulteriori informazioni: http://www.fortissimo-project.eu/

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