Curso online de diseño de automoción

Curso online de diseño de automoción

Automotive Design & Marketing Management

Fuente: Pininfarina

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​En la anterior entrega vimos los aspectos fundamentales sobre el empleo de las curvas en el styling. En esta entrega vamos a ver las últimas fases del styling, que serán el modelado en 3d y la realización de maquetas en arcilla. Después, pasaremos a la fase digital. Durante estas dos entregas veremos la importancia del CAD en el diseño de automoción, y de algunas diferencias interesantes.
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2 - MODELADO EN 3D DEL COCHE

Modelado en 3d del coche

Una vez se obtienen los bocetos finales se llevan del papel al ordenador para presentar de manera formal las distintas propuestas. Para esta etapa ya estarán totalmente definidos los criterios del vehículo (dimensiones, número de asientos, ect). Pero el equipo de diseño seguirá trabajando para poder materializar la idea y realizar ajustes estéticos a la carrocería del vehículo. Este paso tiene una gran importancia en el styling final del vehículo.

Cuando hablamos de llevar el coche del papel al ordenador, en esta fase, hablamos siempre de Surfacing o de modelado de superficie del vehículo. Esto forma parte del diseño asistido por ordenador (CAD), pero, para diferenciarlo aún más, se puede denominar como CAS (Computer Aided Styling).

En esta entrega, y en la siguiente, veremos las distintas opciones de programas CADs disponibles. Es importante conocer con qué programa CAD comenzar para aprender si deseamos enfocarnos en esta rama, ya que es distinto diseñar en 3D desde el punto de vista artístico que desde el punto de vista de la ingeniería. Una vez se tenga claro si se desea un enfoque artístico o ingenieril, no hay que preocuparse en exceso por qué programa CAD elegir, ya que una vez habituado a trabajar con un programa 3D, es relativamente fácil pasar a cualquier otro programa, salvando algunas diferencias.

Existen multitud de programas posibles para comenzar. Durante estas dos entregas trataremos de resumir lo mejor posible esta información, que es relativamente escasa en internet. En esta entrega nos centraremos en los CAD destinados a la fase artística, y en la siguiente a los programas de CAD que están enfocados a la fase de ingeniería. Para un estudiante sin este conocimiento de base es muy posible equivocarse en el camino a escoger.
 
Los programas de CAD se emplean para todo tipo de industrias, pero aquí nos centraremos en clasificar los programas para diseño de automóviles. 
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Fuente: Palatov

DIFERENCIA ENTRE MODELADO POR SUPERFICIES  Y MODELADO DE SÓLIDOS EN CAD

Diferencia entre modelado por superficies y modelado de sólidos en Cad

En automoción, una pieza se modela de dos formas distintas, por superficies o por sólidos. 
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Modelado de superficies: Los elementos se generan a través de superficies NURBS con un grosor inapreciable. Se trabajan como si fueran láminas ultra-delgadas dónde la única preocupación del diseñador es el diseño exterior, los volúmenes y la continuidad de las superficies. Se prioriza la estética frente a la ingeniería. A pesar de esto, es importante tener una base de conocimientos técnicos para que el diseño exterior tenga coherencia en las fases posteriores de diseño.                                                                                                             
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La ventaja de este tipo de modelado es que permite crear superficies mucho más complejas que las que se crean con el modelado por sólidos. Se comienza modelando el coche con líneas, y a través de estas se generan superficies que van dando forma al vehículo.                                                                                                                                                 

Una vez se modela el coche, es posible cerrar los conjuntos de superficies para generar un sólido, pero no es su función principal. A estos sólidos se les puede agregar atributos de masa, pero si se requiere un estudio técnico mayor, sería mejor ir al modelado de sólidos. Así que en resumen: Para la rama artística son más recomendables los programas basados en el modelado de superficies, y para la de ingeniería son más idóneos los programas basados en el modelado de sólidos.                                                                                                                 

Otra ventaja de este tipo de desarrollos es que el diseñador no debe de preocuparse por las soluciones técnicas como la tornillería, cableado o las soldaduras. La intención de este diseño es crear el concepto desde el punto de vista estético.                                                                                                                                                                                                             

En el post-tratamiento de los diseños CADs se emplean herramientas de diseño gráfico para mejorar la presentación y visualización del vehículo, como KeyShot para el renderizado, y Photoshop para el retoque de la imagen. En este tipo de trabajos prevalece la presentación del vehículo, y que se puedan apreciar con facilidad los volúmenes, proporciones y las líneas principales del vehículo.​
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Fuente: Diseñado por Gato Design con Rhinoceros

Fuente: Diseñado por Gato Design con Rhinoceros

Modelado de sólidos: El punto de partida es un sólido, y se extrae o se substrae material para ir conformando el elemento; que estará totalmente parametrizado. Las medidas tienden a ser mucho más exactas y concretas que en el modelado por superficies. 

Con este tipo de modelado se permite simular el elemento desde el punto de vista de la ingeniería; por lo que la estética queda en un segundo plano. En cambio, presenta una mayor dificultad para modelar superficies complejas.                                                                                                                                                                                                                           

En el post-tratamiento se emplean herramientas de CAE (Computer Aided Engineering) para calcular y simular los distintos componentes. No tienen relevancia las herramientas de diseño gráfico. 

A continuación podemos ver dos imágenes típicas de Cad en la fase digital en las instalaciones de un gran fabricante. La estética pierde toda la importancia. Podemos ver la gran diferencia que conlleva diseñar un coche desde el punto de vista artístico, a hacerlo desde el punto de vista ingenieril. Estos Cads son Catia y NX.

Aquí cabe indicar un punto. Las imágenes anteriores son típicas de una oficina con equipos enormes de ingenieros, no se espera que una única persona lo diseñe todo. De hecho, por desgracia, en la realidad gran parte de esos diseños se basan en la gestión documental y en la comunicación entre equipos para estar seguros antes de realizar cualquier mínimo cambio. Esto es debido a que se está diseñando un coche real del que se producirán miles de unidades y dependerán cientos de puestos de trabajo. La responsabilidad es enorme en este tipo de diseños.

En cambio, existen puntos intermedios, con programas de Cad por modelado de sólidos con los que también se pueden hacer diseños más simples, sobre todo, si estos son realizados por una única persona. Lo que se hace en esos casos es que se simplifican los elementos, por ejemplo, para el motor se dibuja un bloque que representa el espacio que ocupa el mismo. A diferencia de los CADs anteriores en los que están todos los elementos reales del vehículo, tornillo a tornillo.
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A continuación vemos un Reynard diseñado con SolidWorks, ese diseño ya se considera complejo para estar diseñado por una única persona. 

Fuente: Reynard

Veremos más sobre los programas CAD para modelado por sólidos en la siguiente entrega ya que pertenecen a la fase digital del diseño de un automóvil. Pero respecto a los softwares para el diseño de coches en la fase de Styling, es decir, los de modelado por superficies se emplean los siguientes:
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Autodesk Alias, Autodesk Maya, Icem Surf de Catia y Rhinoceros. 

Autodesk Alias

Autodesk Maya

Icem Surf de Catia

Rhinoceros

Si deseas especializarte en el diseño 3d en la parte artística, es más recomendable aprender uno de estos programas, especialmente Icem Surf o Rhinoceros. Para este último, puedes contar con la escuela Luppo Design, contáctanos para obtener más información. Rhinoceros tiene licencia de prueba gratuita, y, tras pasar el periodo no permite guardar los archivos, pero si te permite seguir aprendiendo y ensayando. Esto es útil para realizar tutoriales, ya que el valor que tienen es el aprendizaje y no la pieza resultante. Si no se tiene experiencia en el diseño 3d, nuestra recomendación es realizar algún curso o adquirir algún libro que os ayude a habituaros al entorno de diseño 3d, a conocer cómo se inicia un diseño y a definirlo correctamente para que no se produzcan problemas después. Entonces, una vez se obtenga un dominio básico, se puede comenzar a ver tutoriales, ver otros libros o realizar pequeños cursos con los que ganar dominio del programa, y aprender distintos trucos, atajos y herramientas que aplicar a los futuros diseños.  

​Lo esencial de esto es saber si deseáis dedicaros a la parte más ingenieril o a la rama más artística. Para esta última rama, la ventaja es que el portafolio juega un papel fundamental en el desarrollo profesional, por lo que siempre se puede ir mejorando poco a poco hasta conseguir que una marca se fije en ti.  

Formula modelado con SolidWorks ( modelado por sólidos)

​Cabe indicar que con el resto de programas de Cad también se modelan superficies, pero su aplicación es mucho más amplia y no están tan enfocados como los programas anteriormente mencionados. Por ejemplo: Solidworks, Fusion 360, Ptc Creo, ect. Pero estos no son la primera recomendación para alguien que únicamente quiere enfocarse en la estética del vehículo.
 
Debido a la variedad de programas disponibles y a la amplitud del campo de estudio, no es posible adentrarnos de manera práctica. Esto requeriría como mínimo de varios meses de práctica y dedicación. Pero podemos visualizar de manera rápida lo que nos ofrece este tipo de diseños con Icem Surf.

Aquí podemos ver un modelado de ejemplo, cortesía de ​Artem Shkirenko (@artshkirenko), en el que podemos apreciar la alta calidad que se puede llegar a conseguir con este tipo de herramientas estilísticas. 

Como ya vimos, este diseño es distinto al 3D definitivo que emplearán los ingenieros para diseñar, calcular y fabricar el coche. Por lo que los programas de diseño de automóviles varían si hablamos de modelar una superficie o de simular los distintos componentes de los vehículos. El modelado sirve para visualizar pero no tiene utilidad directa en la producción del vehículo. Aún así, es un paso fundamental ya que nos dará los volúmenes y las proporciones del vehículo.
 
Este tipo de modelaje es similar al que se emplea en el diseño de videojuegos por ejemplo, dónde no hay una producción industrializada del vehículo. Por tanto, no tienen relevancia las propiedades físicas reales. También es posible emplearla para el diseño de coches destinados a juguetes, maquetas, coches de radiocontrol, coches de slot, etc. Aunque la diferencia con el diseño de los videojuegos, es que tiene que estar alineado y ser coherente con los requerimientos ingenieriles. 

Eso nos permite visualizar de antemano el diseño que tendrá el vehículo, sin invertir grandes cantidades de dinero en el desarrollo de un prototipo funcional.
 

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Realidad aumentada: Utilizando la realidad virtual, los diseñadores revisan el concepto al detalle y realizan los cambios. Se pueden emplear unas gafas especiales para la visualización, aunque actualmente ya están comenzando a proyectarse en hologramas o en pantallas.

Gracias a esto, se puede simular incluso la conducción del vehículo de manera dinámica, para que los diseñadores puedan entender mejor el diseño del vehículo. A nivel visual, se pueden simular digitalmente distintas condiciones climatológicas, el entorno del vehículo e introducir detalles como irregularidades en la carretera. En esta fase no entra completamente la ingeniería, por lo que no se simulan las propiedades técnicas, sino que se realiza una visualización hiper-realista del modelo.

​Es una tecnología que está en auge, y para muchos fabricantes está siendo complejo encontrar profesionales especializados en esta rama, lo que puede significar una gran oportunidad para los estudiantes de ingeniería. ​

3 - MODELADO EN ARCILLA DEL COCHE

Modelado en arcilla del coche

Después de esta fase llega la etapa más llamativa, el modelado de automóviles en arcilla. Es la primera vez que se puede obtener el vehículo a escala real. Para este trabajo se suele estudiar bellas artes. Se trabaja con todo tipo de utensilios para moldear la arcilla como limas, escalpelos, rodillos de metal, un cuchillo o un pequeño rastrillo. El clay modelling es un proceso realmente artesanal.

Durante todo este proceso, los modeladores se apoyarán en los bocetos, en el tape drawing y en los diseños realizados a ordenador. Irán variando sutilmente las curvas con la cinta adhesiva a la vez que modifican esas mismas curvas en el coche, de este modo, obtienen una mayor visión del vehículo, tanto de forma bidimensional como tridimensional.

Al comienzo se hacen modelos a escala ¼ o a escala 1/10, dependiendo del fabricante. Otras marcas pueden realizar otro tipo de escalas, por ejemplo, Lamborghini hace las maquetas a escala 1/3. Estas maquetas ofrecen por primera vez una visión de cómo será el vehículo físicamente y ayuda a los diseñadores a mejorar el equilibrio de las proporciones y la fluidez del vehículo. 
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Marcas como Acura implementan el trabajo de los ingenieros incluso en la fase de la maqueta a escala ¼, comprobando en el túnel aerodinámico los distintos perfiles y formas.

Una vez se obtiene el volumen inicial en arcilla, el diseñador jefe irá marcando con una cinta adhesiva sobre la maqueta para separar y enfatizar los distintos volúmenes. También se establecen los elementos fijos como los faros y la calandra de una forma mucho más visual que con el diseño 3d. Estos elementos se denominan “Down the Road Graphic” y se conocen con el acrónimo DRG. Esto le dará al maquetista un mayor punto de referencia. Después se le aportará color a la maqueta y se le añadirán elementos adicionales como los escapes, alerones, etc. Para esto último cada vez se está empleando más la impresión 3d.
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Tras esto, se presentará esta maqueta frente al consejo de administración, quién decidirá si pasa a la siguiente fase, entonces se comienza con el modelo a tamaño real. Con una fresadora se obtiene un volumen inicial de referencia sobre madera o poliuretano de alta densidad, a partir del Cad anteriormente realizado (Cas). Después se va añadiendo y moldeando el coche con arcilla, a mano. Se emplean entre 2.5 y 5 toneladas de arcilla por modelo. Trabajan al mismo tiempo de cuatro a seis moldeadores sobre un mismo modelo. 

Una vez se obtiene el modelo finalizado, los distintos departamentos de ingeniería evaluarán el modelo, ya que cada uno es experto en una materia. Debido a esto, el modelo aún sufrirá bastantes cambios para obtener la versión final, denominada “Design Freeze” o “Frozen Model”. Entonces se recubre con unas láminas finas de plástico, Di-Noc ó ScotchCal, para simular la chapa del coche e incluso los cristales del vehículo. Esta versión final es muy similar al vehículo de producción real, de hecho, a veces son presentados en salones de automóviles dando la sensación de ser un vehículo totalmente terminado; cuando en realidad es una maqueta. Una vez finalizado se digitaliza con un escáner 3d para pasar sus medidas a ordenador. 
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3.1 MODELADO EN ARCILLA - INTERIOR DEL VEHÍCULO

Modelado en arcilla – Interior del vehículo

​El diseño interior del vehículo cobra cada vez más importancia, y la digitalización se hace latente en las etapas más tempranas del diseño. Aunque también se puede realizar en arcilla, este diseño se realiza a parte de la maqueta final, ya que el “Frozen Model” es un bloque macizo. Los diseñadores creativos trabajan en conjunto con otros miembros como ingenieros electrónicos, ingenieros de telecomunicaciones o especialistas en ergonomía. Esto es debido a que el interior no puede obedecer únicamente al sentido estético, sino que tiene que ser funcional y cumplir una serie de requisitos técnicos. Puede haber hasta 50 departamentos distintos implicados en la maqueta, ya que todos ellos deberán validar y modificar el diseño final.

Hay departamentos tales como el de háptica o comunicación cinestética, encargados de estudiar la percepción de distintas sensaciones únicamente a través del tacto. Desde una botonera, hasta la textura del volante y de los asientos. Esta disciplina cuenta cada día con más importancia, tanto en el HMI (interfaz usuario-máquina) como en el enfoque del User Experience en la automoción.

Pueden haber 50 departamentos distintos que se encargan de ámbitos tan variados como la iluminación, la interfaz gráfica del usuario o la viabilidad del diseño, para poder asegurar una coherencia entre todos los elementos del interior del vehículo respecto al exterior del mismo. 
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4 - COLOR & TRIM

Color & Trim

Una vez está todo el vehículo modelado en arcilla, un equipo especializado se encarga de los detalles visuales, como la elección de las texturas, telas y de los colores del vehículo. Hay marcas que tienen un departamento completo dedicado únicamente al color de los vehículos, denominado Color&Trim. Estos departamentos pueden emplear entre 80 y 100 litros de pintura hasta llegar a conseguir una única tonalidad perfecta.

Se estudian con profundidad las posibles texturas, colores y las combinaciones de las telas y del cuero del automóvil.
 
Hay un equipo encargado de diseñar los patrones de los asientos y del resto de telas del habitáculo, como el techo o el maletero. Todos estos patrones son los que irán destinados al proveedor para su producción en masa. Salvo en los modelos de lujo, que se siguen haciendo a mano. Cada día se hace mayor uso de la realidad virtual en este aspecto, aunque siempre habrá un lugar para la labor artesanal.
 
Los diseñadores de interiores pueden emplear unos cascos especiales HMD y gafas 3D para visualizar totalmente el interior del vehículo, al igual que en las fases anteriores. 

En esta fase habrán transcurrido de dos a tres años por norma general desde el inicio del proyecto. En la actualidad, la tendencia es acortar estos tiempos de desarrollo.

Esperemos que haya sido de interés. En la siguiente entrega veremos la fase digital, y continuaremos explicando más aspectos de Cad.

Si os habéis perdido alguna entrega, aquí podéis visualizar todo el temario.

Os dejamos un par de libros en español por si os animáis a aprender el manejo de estos programas. El primero es de Rhinoceros (tienen licencia gratuita disponible), el segundo es de AutoDesk Maya (con licencia de prueba). La editorial es conocida y da muy buen soporte, por ejemplo, su libro de Catia es el libro de referencia empleado en diversos masters y cursos. 

Rhinoceros

Libro Autodesk Maya de Marcombo

9. Diseño de superficies

11. Fase digital - Cad (I)