Veicoli più silenziosi, durevoli ed efficienti dal punto di vista energetico grazie a sistemi di trasmissione meno pesanti
Nel corso degli anni, per incrementare la sicurezza e il comfort i veicoli sono diventati sempre più pesanti; tuttavia, sussiste ora la necessità per le case automobilistiche di ridurre drasticamente il consumo energetico e le emissioni di gas a effetto serra senza sacrificare questi vantaggi, un obiettivo per il cui raggiungimento risulta obbligatorio concentrare l’attenzione sulla riduzione del peso di ciascun componente. I dispositivi di trasmissione (ovvero i cambi di velocità), che sono essenziali per il trasferimento di potenza e costituiscono una parte significativa della massa di un veicolo, sono un punto di partenza ideale per ridurre il peso complessivo delle automobili. Il progetto LIVE-I, finanziato dall’UE, ha compiuto uno sforzo interdisciplinare volto ad affrontare i problemi legati a rumore, vibrazioni e ruvidità (NVH, noise, vibration and harshness) nei dispositivi di trasmissione per veicoli. «Abbiamo iniziato reclutando e formando in modo estensivo alcuni ricercatori in fase iniziale della propria carriera per garantire che comprendessero il contesto, le sfide e gli obiettivi del progetto: a tal fine, gli studiosi sono stati dotati dei metodi teorici, numerici e sperimentali necessari per la loro ricerca», osserva Mohamed Ichchou, il coordinatore del progetto.
Modelli e materiali migliorati per trasformare la progettazione della trasmissione
Il progetto ha compiuto progressi significativi nello sviluppo di modelli avanzati e gemelli digitali intesi a simulare i fenomeni associati a NVH e a ottimizzare le progettazioni delle trasmissioni. Secondo Ichchou, i metodi tradizionali impiegati per affrontare le problematiche di NVH si sono finora basati su modelli statici e materiali convenzionali, che spesso non riescono ad acquisire in modo efficace le complesse interazioni esistenti nei sistemi di trasmissione in tempo reale. Il docente continua spiegando che, grazie all’impiego di un’avanzata tecnologia di gemelli digitali e di tecniche di simulazione basate sui dati, il team è riuscito a generare previsioni più accurate e dinamiche del comportamento a livello di NVH in varie condizioni operative. I ricercatori hanno inoltre esplorato nuovi materiali, come i polimeri rinforzati con fibre di carbonio e i metamateriali a risonanza locale, al fine di realizzare alloggiamenti leggeri per i cambi di velocità; l’utilizzo di tali nuovi materiali ha aperto nuove possibilità per ottenere trasmissioni meno pesanti, ma in grado di offrire comunque alte prestazioni. «Questi materiali sono caratterizzati da proprietà superiori rispetto ai metalli tradizionali, consentendo di ridurre significativamente il peso senza sacrificare la resistenza o la durata», sottolinea Pascal Fossat, ricercatore che ha rivestito il ruolo di responsabile del progetto. Le innovazioni di LIVE-I hanno messo in evidenza risultati promettenti per quanto riguarda la riduzione del peso e il miglioramento della risposta dinamica dei sistemi di trasmissione. I ricercatori hanno sviluppato e testato sistemi di controllo delle vibrazioni attivi e semi-attivi utilizzando materiali magneto-reologici e motori di trazione come attuatori, rendendo possibili riduzioni significative dei livelli di vibrazione e di rumore. «Il nostro utilizzo pionieristico di tecniche di controllo delle vibrazioni attive e semi-attive mediante l’impiego di materiali magneto-reologici e motori di trazione consente di regolare in tempo reale i livelli di vibrazione e rumore, mettendo in mostra una capacità di gran lunga superiore a quella dei metodi di smorzamento passivo convenzionali», afferma Fossat. «Grazie all’integrazione di algoritmi di controllo avanzati e tecnologie di rilevamento, siamo in grado di raggiungere un livello di precisione e adattabilità finora irraggiungibile nella progettazione di trasmissioni automobilistiche.» I ricercatori hanno inoltre costruito un banco di prova monostadio al fine di studiare il modo in cui l’ingranaggio interagisce con le ondulazioni di coppia, testando vari approcci di controllo.
Un impatto promettente su più fronti
Le attività realizzate nell’ambito di LIVE-I dovrebbero contribuire a rafforzare la competitività dell’industria automobilistica europea, traducendosi in un aumento della quota di mercato, nella creazione di nuovi posti di lavoro e nella crescita economica del settore. L’attenzione del progetto rivolta alla sostenibilità e all’efficienza dei carburanti si allinea anche con i più ampi obiettivi economici legati alla riduzione delle emissioni di gas a effetto serra e alla transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio. A livello sociale, LIVE-I si propone di migliorare la qualità della vita dei consumatori. «Affrontando i problemi di NVH puntiamo a ridurre lo stress e l’affaticamento legati alla guida, contribuendo al benessere generale dei conducenti. Inoltre, con le nostre attività di divulgazione e coinvolgimento del pubblico intendiamo sensibilizzare la sua opinione sull’importanza della ricerca scientifica e dell’innovazione, ispirando la prossima generazione di ingegneri e scienziati», conclude Fossat.
Parole chiave
LIVE-I, trasmissione, vibrazione, veicolo, rumore, ruvidità, efficienza del carburante
