A SRAM transforma o ciclismo com Autodesk na AWS, fornecendo componentes 20% mais leves e duas vezes mais fortes

A fabricante de componentes para bicicletas SRAM foi fundada com a visão de criar uma experiência de ciclismo mais rápida, divertida e eficiente para ciclistas de todo o mundo. Ao longo de sua história, a empresa aproveitou as novas tecnologias para melhorar sua posição competitiva e a experiência do ciclista. Trabalhando com a Autodesk e com a Amazon Web Services (AWS), a SRAM adotou o conceito de design generativo, que usa o poder da computação em nuvem para acelerar o tempo do design e do lançamento, otimizando a performance. Ao combinar o design generativo com a manufatura aditiva (impressão 3D), a SRAM produz peças duas vezes mais fortes e 20% mais leves em menos tempo e com menos recursos.

A SRAM, fabricante de componentes inovadores para todos os tipos de bicicleta, tem um foco: criar a melhor experiência de ciclismo para todos. “Nosso objetivo é criar a próxima geração de produtos que nossos clientes, usuários finais e concorrentes nunca imaginaram ser possível”, afirma Dhiraj Madura, diretor global de design industrial da SRAM.

Para oferecer produtos e recursos pioneiros que tornam as bicicletas mais rápidas e seguras e inspiram os ciclistas a irem mais longe, a SRAM adotou o uso de novos materiais, técnicas avançadas de manufatura e, mais recentemente, o conceito de design generativo com a ajuda da Autodesk, parceira de tecnologia avançada da AWS.

O design generativo é uma forma de inteligência artificial que utiliza o poder da nuvem e do machine learning, além de acelerar todo o processo de design para a criação. Designers ou engenheiros inserem metas de design no software de design generativo, além de parâmetros, como performance ou requisitos espaciais, materiais, métodos de fabricação e restrições de custo. O software, então, explora todas as permutações possíveis de uma solução, gerando rapidamente alternativas de design, testando e aprendendo com cada iteração o que funciona ou não.

A Autodesk é líder em tecnologia de design generativo. Sua comprovada plataforma Fusion 360 integra software de design assistido por computador (CAD), manufatura assistida por computador (CAM), engenharia assistida por computador (CAE) e placa de circuito impresso (PCB) em uma única plataforma que inclui ferramentas de design generativo desenvolvidas pela AWS.

A SRAM optou por concentrar os esforços iniciais de design generativo no braço de manivela da bicicleta, um componente estrutural essencial que conecta o pedal à bicicleta, com o objetivo de reduzir o peso sem sacrificar a força ou a performance. Antes do design generativo, engenheiros e designers dedicavam um tempo significativo ao laborioso processo de manipular pixels para frente e para trás em um único modelo CAD 3D, na tentativa de atender a todos os requisitos do produto. “Agora, com o design generativo da Autodesk e a computação em nuvem da AWS, podemos gerar muito mais conceitos no início do projeto, oferecendo à equipe de design várias soluções para validação por meio de prototipagem e refinamento”, relata Madura. “Considerando nossos prazos apertados, isso simplesmente não seria possível com a modelagem 3D convencional.”

O projeto começou com a análise do braço de manivela existente. A equipe de engenharia da SRAM realizou uma simulação virtual, conhecida como análise de elementos finitos (FEA), para colocar o braço da manivela sob tensão estática. Usando a FEA, a equipe conseguiu simular o pedal sob carga máxima, na qual um ciclista está de pé no pedal e aterrissando em um salto. “Foi aqui que pudemos ver pela primeira vez os benefícios de nossa parceria com a AWS”, conta Sean Manzanares, gerente sênior de estratégia industrial da Autodesk. “Esses estudos de FEA foram resolvidos em minutos, em vez de horas, quando comparados a um computador desktop com núcleos de computação limitados.”

Com essas informações em mãos, a equipe teve uma sólida compreensão básica do braço de manivela e ficou pronta para começar a explorar diferentes designs usando o processo de design generativo. Ao inserir parâmetros de design no Fusion 360, a equipe conseguiu usar o poder de supercomputação da AWS para criar literalmente centenas de variações de design diferentes. “Com a AWS, conseguimos resolver cerca de 20 mil cálculos. Cada um dos estudos de design generativo usou até 170 núcleos de processamento na nuvem, e obtivemos resultados em 30 minutos”, relata Manzanares. “Não há como uma equipe de designers e engenheiros criar esse volume de iterações para escolher o melhor design de outra forma.”

Cada variação de design foi avaliada, e a equipe escolheu a mais promissora para uma exploração mas detalhada. Isso envolveu a validação virtual dos novos designs com a mesma análise estática da FEA que foi originalmente executada na manivela existente. A próxima etapa foi mecanizar os designs validados. Primeiro, simulando a mecanização real para evitar possíveis problemas no processo e, em seguida, produzindo uma peça que poderia ser instalada em uma bicicleta para testes adicionais.

Embora isso tenha produzido uma peça com peso e performance otimizados, o objetivo final da SRAM era ultrapassar os limites da inovação, criando uma manivela que pudesse ser produzida por meio de impressão 3D, um processo conhecido como manufatura aditiva. Usando o mesmo design generativo e o mesmo processo de teste, a SRAM produziu uma peça duas vezes mais forte e 20% mais leve que a original.

“O design generativo é uma ferramenta que nos permite não apenas otimizar os parâmetros de performance do ciclista, mas também reduzir o tempo de desenvolvimento para testar novas ideias, avaliá-las e descartá-las ou levá-las para a fase de protótipo”, relata Will King, engenheiro sênior de design da SRAM. “Somos uma empresa de inovação. À medida que buscamos inspirar o consumidor com nossos componentes, queremos continuar adicionando inovação e melhorando a experiência de pilotagem. O design generativo nos ajuda a alcançar mais rápido nosso objetivo.”