Strutture di prova a prova di futuro

Il settore delle attrezzature off-highway è in continua evoluzione, influenzato dall'evoluzione delle normative, delle esigenze dei consumatori e della tecnologia. Per rimanere competitivi, i produttori di apparecchiature originali (OEM) devono riconsiderare i propri investimenti nei test, concentrandosi sulla flessibilità e sulla capacità di adattarsi alle esigenze future, anziché impegnarsi in un'unica soluzione.

Verso la fine del XX secolo, i laboratori di prova per macchinari stradali e fuoristrada si concentravano sui motori a combustione interna, con l'aspettativa che i loro investimenti sarebbero durati decenni. Oggi, questa fiducia non è più valida. L'elettrificazione, i propulsori ibridi, i carburanti alternativi e le soluzioni ibride impongono agli OEM di affrontare una vasta gamma di tecnologie di propulsione, spesso contemporaneamente, il che richiede strutture di prova più adattabili e modulari.

Mentre il settore si evolve, una nuova cella di prova diesel OEM dimostra come anche i tradizionali impianti di prova per propulsione vengano progettati con flessibilità per adattarsi alle esigenze future e alle normative in continua evoluzione. (Foto: ACS)

Navigare il cambiamento

Il passaggio all'elettrificazione ha un impatto significativo sui requisiti delle infrastrutture di prova in tutto il settore delle apparecchiature. La transizione comprende diverse tecnologie di propulsione contemporaneamente, creando complessità nelle esigenze di test. Gli ingegneri sono tenuti a concentrarsi su aspetti come la chimica delle batterie, la logica dell'inverter e il posizionamento del rotore del motore, piuttosto che sui metodi tradizionali di misurazione del consumo di carburante e delle emissioni.

Questo cambiamento richiede nuove metodologie e attrezzature di prova. Analogamente, i carburanti alternativi e le soluzioni ibride presentano sfide uniche, incompatibili con i tradizionali approcci basati sui motori a combustione interna (ICE), richiedendo requisiti di prova diversificati, indipendentemente dalla soluzione in cui gli OEM scelgono di investire.

I test ambientali e termici sono sempre più critici, poiché i produttori devono simulare condizioni meteorologiche estreme per sistemi di batterie ad alto voltaggio o sistemi di alimentazione alternativi, dove la sensibilità alla temperatura e all'umidità sono fattori di sicurezza cruciali. Si prendano ad esempio i moderni sistemi di gestione della batteria (BMS), sofisticati sistemi elettronici incaricati di monitorare centinaia di celle e proteggere le batterie da eventuali danni. La convalida delle prestazioni dei BMS richiede una simulazione rigorosa in diverse condizioni operative, a dimostrazione della portata dell'infrastruttura necessaria per supportare gli sforzi di elettrificazione.

Oltre la tecnologia della propulsione

La tecnologia di propulsione è fondamentale per lo sviluppo di attrezzature off-highway. Tuttavia, un'ondata di trasformazione tecnologica sta plasmando le aspettative future dei veicoli on-highway e off-highway. L'intelligenza artificiale (IA) e l'automazione possono migliorare l'efficienza operativa, mentre i siti integrano anche l'Internet of Things (IoT) per tracciare le attrezzature e renderle più efficienti. Il cloud computing è sempre più fondamentale negli ambienti di collaudo per garantire che il processo di acquisizione dati consenta la misurazione o il controllo su larga scala di tutti i dati di test e di prodotto necessari. Questa trasformazione digitale su larga scala ha un impatto su ogni aspetto di un impianto di collaudo.

L'avvento dei veicoli autonomi e definiti dal software offre ai produttori nuove opportunità per migliorare le proprie apparecchiature e soddisfare le esigenze del mercato. Questi progressi, tuttavia, introducono sfide fondamentali per gli approcci di test tradizionali, tra cui il comportamento imprevedibile del software e la necessità di sistemi in grado di continuare a funzionare anche dopo un guasto. Queste sfide richiedono metodologie di test che tengano conto dei comportamenti probabilistici dei sistemi, in cui il superamento di un test una sola volta non garantisce prestazioni costanti.

Dall'intelligenza artificiale e dall'IoT al cloud computing, la trasformazione digitale sta rimodellando il modo in cui le attrezzature edili vengono progettate e convalidate negli ambienti di test. (Foto: ACS)

Con l'evoluzione del settore, i cambiamenti normativi e le fluttuazioni della domanda dei consumatori aumentano la volatilità e complicano la pianificazione degli impianti di prova. Il settore si trova ad affrontare requisiti normativi sempre più rigorosi e frammentati, tra cui standard di emissione più severi per i motori, come quelli stabiliti dall'EPA statunitense e le normative UE in continua evoluzione su batterie e emissioni di CO2. La conformità impone ai produttori di districarsi in lunghe procedure di autorizzazione, adattarsi alle leggi specifiche di ogni regione e investire in test e documentazione avanzati per soddisfare i requisiti soggetti a frequenti aggiornamenti e variazioni regionali. Di conseguenza, le tempistiche di prova sono più stringenti, mettendo sotto pressione gli OEM affinché completino i test più rapidamente. Ciò richiede test efficienti e flessibili.

Per rimanere all'avanguardia, gli OEM devono dare priorità a flessibilità ed efficienza negli spazi di test. Un approccio modulare consente un numero maggiore di canali, tipologie di misurazioni e una più ampia varietà di tecnologie.

L'eccessivo impegno dell'infrastruttura di test per una singola soluzione di propulsione, che si tratti di un motore a combustione interna tradizionale o di un futuro sistema a batteria, comporta rischi significativi nell'attuale panorama normativo e tecnologico in rapida evoluzione. A causa dell'incertezza su quali tecnologie di propulsione prevarranno, le strutture progettate per una sola tecnologia possono rapidamente diventare obsolete o richiedere costosi ammodernamenti. I laboratori di prova motori tradizionali hanno dovuto investire milioni per ospitare i test sull'idrogeno o sulle batterie elettriche. Questa mancanza di flessibilità può lasciare i produttori con risorse inutilizzate e l'incapacità di rispondere rapidamente alle mutevoli esigenze dei clienti o ai requisiti normativi.

Progettare spazi di test a prova di futuro con un approccio modulare aiuta a creare un ambiente più agile, in grado di supportare la crescita e l'evoluzione continue. Un approccio modulare significa progettare strutture o sistemi di test utilizzando moduli autonomi che possono essere combinati, ampliati o riconfigurati per soddisfare requisiti in continua evoluzione. Ogni modulo è strutturalmente robusto e controllato dal punto di vista ambientale, in grado di funzionare in modo indipendente o come parte di un ambiente di test più ampio e integrato.

Questo approccio è essenziale per i veicoli moderni che richiedono una validazione completa a livello di sistema. Un'infrastruttura di collaudo modulare può soddisfare questi requisiti di integrazione, mantenendo al contempo la flessibilità necessaria per adattarsi all'evoluzione delle architetture di sistema. Progettare lo spazio in base alla crescita, ad esempio, consente la rapida aggiunta di nuove attrezzature con una minima rielaborazione dell'infrastruttura esistente. Se ulteriormente supportata da un approccio modulare ai controlli software e all'acquisizione dati, l'adattabilità alle esigenze future è integrata nella progettazione, nell'ingegnerizzazione e nella produzione di attrezzature edili essenziali.

Maggiore è la flessibilità degli OEM nei test, più rapidamente possono adattarsi ai cambiamenti di direzione del settore. È fondamentale che il team di sviluppo prodotto, gli ingegneri addetti ai test e i progettisti degli impianti comunichino frequentemente sui requisiti attuali e sulle esigenze future dell'impianto. Questo consente a progettisti e costruttori di progettare un impianto che garantisca la massima flessibilità.

L'incertezza è un'opportunità

Investire in un impianto di collaudo è un impegno che dura oltre 20 anni. Pertanto, è fondamentale progettare tenendo conto dell'adattabilità fin dall'inizio. Gli OEM che pianificano l'imprevedibilità normativa, la frammentazione del mercato e i rapidi cambiamenti tecnologici possono ridurre i costi del ciclo di vita e rimanere competitivi. Questo approccio richiede un'infrastruttura solida e una cultura aziendale che accolga l'incertezza anziché resisterle. Le organizzazioni garantiscono il successo a lungo termine rendendo l'adattabilità un imperativo strategico in ogni fase.

Nota dell'editore: questo articolo è stato originariamente pubblicato nel numero di luglio 2025 di Power Progress.