Come dichiara Martin Winterkorn, Presidente del Consiglio di Amministrazione della AUDI AG: “La Audi Q7 ha rappresentato un territorio finora sconosciuto per la Audi, sia per la gamma di prodotti da essa proposti che per quanto riguarda l’offerta della concorrenza.
Audi Q7
Sul mercato, infatti, non esisteva una vettura così sportiva e dinamica, ma anche spaziosa e multifunzionale, in grado di fornire prestazioni off-road.

Raggiungere questo obiettivo è stata la sfida che hanno affrontato i nostri team impegnati nelle attività di sviluppo della vettura”.

Gli esperti coinvolti nelle attività tecniche di sviluppo alla AUDI AG ammontano a circa 5.000 persone. A partire dal 2002, molti di essi sono stati impegnati in larga misura sul progetto contraddistinto dal numero interno Audi AU 716: lo sviluppo della Audi Q7. Ma oltre ai molti reparti impegnati nello sviluppo degli aspetti tecnici, hanno partecipato alla realizzazione della vettura anche esperti dei reparti di produzione, di preparazione utensili, di controllo qualità e di marketing, già a partire dal delinearsi delle prime idee concettuali e dall’effettuazione dei primi bozzetti grafici. Si può senza dubbio affermare che la creazione di un’auto quale la Audi Q7 rappresenti uno dei compiti più complessi mai affrontati dall’Azienda.

Alla Audi, i tecnici, i designer, gli esperti di matematica, fisica, chimica industriale e meccanica, il personale di officina e gli esperti di elettronica operano in ambienti diversi: ambienti computerizzati virtuali, circuiti di crash, banchi prova e altre attrezzature di controllo, gallerie del vento o contesti inerenti gli aspetti sensoriali. Ma tutti indifferentemente hanno contribuito al conseguimento di uno straordinario risultato: uno sport utility vehicle (SUV) di terza generazione.

Design
Uno dei motivi principali che spingono all’acquisto di una vettura è sempre stato l’aspetto esterno, in altre parole il design. I designer sono i primi ad occuparsi del progetto di una nuova vettura, dando forma reale a quanto fino a quel momento ha costituito una semplice idea. Anche per la Audi Q7, tutto ha avuto inizio in modo ‘classico’, con penna e taccuino. Project manager della Audi Q7 è il canadese Dany Garand, che ricorda: “Il processo di design della Audi Q7 ha rappresentato una sfida particolare per il nostro team. Abbiamo dovuto creare un prodotto Audi totalmente nuovo e fare in modo che il design di un SUV, normalmente piuttosto crudo, fosse in armonia con il linguaggio di design tipico della Audi. La tipologia di SUV oggi sul mercato non rientrava nei nostri obiettivi”.

Inoltre, si sono dovuti tenere in considerazione i diversi requisiti che questo segmento di veicoli deve soddisfare sui mercati europei, americani e asiatici. Continua Garand: “I profili dei consumatori europei ed extraeuropei sono sensibilmente diversi, e nella fase di design abbiamo dovuto tener conto dei vari stili di vita esistenti in questi Paesi, sia per quanto riguarda le dimensioni esterne della Audi Q7, sia per quanto riguarda la sua capacità di ospitare sette sedili, le specifiche capacità di carico e persino i nuovi colori degli interni e degli esterni”.

Il progetto del grande SUV Audi acquisì forma concreta a metà del 2002. Come spiega Garand: “Dopo aver definito le parti più importanti del concetto, siamo riusciti a progettare e costruire la vettura concept car Audi Pikes Peak quattro in soli sei mesi, in modo da poterla presentare al pubblico internazionale al Motor Show di Detroit. Volevamo verificare come avrebbe reagito il pubblico alla nostra proposta per questo segmento di vetture”.
La risposta fu sorprendentemente positiva; ottimo per i designer, che poterono basare il loro lavoro di stile sulla Pikes Peak piuttosto che dover iniziare nuovamente dal primo bozzetto. Continua Garand: “Comprendere che molte delle caratteristiche base della vettura Pikes Peak potevano essere adottate sul modello di produzione, consentì un notevole risparmio di tempo”.
A quel punto, gli interni, gli esterni, le gamme di colori, gli equipaggiamenti e gli elementi di finitura della Audi Q7 divennero oggetto di un intenso lavoro creativo da parte di circa 150 membri della Audi Design presso la sede del Gruppo ad Ingolstadt, guidati da Gerhard Pfefferle. L’obiettivo, secondo le parole dello stesso Garand, era quello di “unire il meglio di quattro mondi diversi” nel nuovo SUV: le linee dinamiche e sportive e il comportamento su strada di uno sport coupé, il comfort di una berlina di lusso, la tecnologia e la forza di un fuoristrada e lo spazio e la versatilità di una monovolume. I designer produssero tre diversi concept, uno dei quali venne scelto per gli sviluppi successivi.

Il body designer Satoshi Wada illustra così le caratteristiche esterne del concept scelto: “La Audi Q7 è omogenea per quanto riguarda il rapporto tra altezza totale, lunghezza e larghezza, con uno sbalzo frontale di dimensioni contenute e uno di maggior lunghezza nella parte posteriore. Come per la A6, la carrozzeria vista in pianta si restringe considerevolmente e si divide visivamente in due volumi al di sopra ed al di sotto della linea dinamica di confine. La Audi Q7, pertanto, ha un aspetto sportivo ed elegante al di sopra di questa linea e un aspetto robusto nella zona inferiore” Come fa notare il designer giapponese, i pregi esterni della Audi Q7 sono enfatizzati dalla linea del tetto in stile coupé, dall’angolazione quasi verticale della calandra single-frame, dallo stile innovativo della parte posteriore con luci single-unit e da passaruota e ruote di grandi dimensioni.

Per gli interni di questo SUV, i creativi hanno adottato un design “ad isola”. L’interior designer Uli Beierlein e il suo collega olandese Mattijs van Tuijl parlano di “superfici chiuse, monocromatiche, interamente realizzate in un solo materiale, interrotte da isole contenenti le unità funzionali”.

Spiega Beierlein: “Le tre isole facilmente identificabili sono quella delle porte (rivestimento interno delle porte), quella dei sedili (la dislocazione dei sedili) e quella della zona di guida (la plancia e la consolle centrale). Queste isole si distinguono per le loro funzioni e differiscono sia visivamente che al tatto da tutte le altre superfici”.
Van Tuijl prosegue: “L’interno della vettura colpisce particolarmente per la semplice architettura, per la perfetta ergonomia e per materiali e soluzioni artigianali di altissima qualità”.

Fu a questo punto che si unì al team la designer Ute Grönheim che, insieme ai colleghi, scelse i tessuti, i materiali e i colori più adatti per la Audi Q7. Grönheim ricorda: “Il colore e la natura dei materiali dicono molto di una vettura e di chi la possiede. Il colore di una vettura è la prima cosa che si nota ed è quindi un modo eccellente per stimolare emozioni”.

Per creare questa risposta emotiva immediata, sono stati realizzati undici finiture di colore standard, alcune in effetto metallizzato ed altre in effetto perlato, dal Bianco Calla al Rosso Granata e dal Grigio Condor al Nero Phantom. Inoltre, le zone d’accesso della Audi Q7 possono essere rifinite, a richiesta, con Argento o Grigio in contrasto. Nuovi colori particolarmente adatti per un SUV sono il Verde Platano e il Beige Bahia metallizzati. Come spiega Ute Grönheim, ciascun colore, prima di essere approvato, viene applicato ad una vera vettura: “Infatti, le visualizzazioni virtuali non consentono di avere una visione sufficientemente realistica dei colori”.

La sensazione di potenza, ma allo stesso tempo di lusso, che prevale all’interno del SUV Audi è enfatizzata da vari materiali e tessuti di elevatissima qualità. I designer hanno creato sellerie e rivestimenti in pelle di tipo più raffinato (“Verano”) e di tipo più funzionale (“Cricket”) e hanno realizzato un nuovo tipo di tappeto denominato “Fresco” e il tessuto di rivestimento sedili “Cosmo”. Sono disponibili tre tipi di inserti in legno provenienti da tre diversi continenti: la radica di noce americana, il frassino europeo e il Tamo giapponese.

Ute Grönheim illustra le difficoltà incontrate dai designer nell’identificare le tendenze in atto: “Nella scelta dei materiali e dei colori, abbiamo dovuto porre i nostri gusti personali in secondo piano. Al contrario, abbiamo dovuto individuare quelli che saranno i gusti e le richieste della Clientela su diversi mercati nell’arco di alcuni anni.”.
Una vettura è un prodotto a lunga durata ma, se messo in relazione a preferenze e tendenze, può assumere le caratteristiche di un prodotto di durata relativamente breve”.

Sviluppo del concetto
Non tutto quanto sembra ideale dal punto di vista del design è realizzabile nella pratica della tecnica concettuale. Pertanto, quando i designer hanno iniziato il loro lavoro, i colleghi del Concept Development hanno contemporaneamente dato inizio al progetto della vettura. Come dichiara Ralf-Gerhard Willner, a capo del settore Vehicle Concepts della Audi: “In qualche modo, ci possiamo considerare come i mediatori tra vari mondi”. Willner infatti definisce la sua attività come la ricerca del miglior compromesso possibile tra la creazione di uno stile emozionale, le richieste dettate dalla Clientela e dalle normative di legge e la fattibilità tecnica di un concetto.

Uno dei compiti principali del Concept Development è quello di stabilire le dimensioni principali di una vettura e la sua architettura. Per quanto riguarda il progetto Audi Q7, il responsabile di questa attività è stato l’ingegnere Felix Biffar: “Fin dall’inizio, si è pensato che la Audi Q7 dovesse mettere in risalto le tipiche qualità Audi: design, dinamica di guida, sicurezza, filosofia operativa dei comandi, comfort e convenienza. Una delle prime idee legate al progetto AU 716” continua Biffar “è stata la possibilità di offrire una terza fila di sedili come optional. Le ricerche di mercato hanno confermato che, in una vettura di queste dimensioni, la Clientela gradisce per i sedili questo tipo di soluzione, in quanto flessibile in relazione agli scopi di impiego” spiega Biffar.

Pertanto, è stato scelto un passo di tre metri. Fin dall’inizio sono inoltre stati inclusi nelle specifiche dei requisiti, l’alta posizione dei sedili caratteristica dei SUV, un handling sportivo, un livello di comfort al di sopra della media per i viaggi lunghi, capacità off-road, un ampio spazio per gli occupanti e la più vasta zona di carico della sua classe.

Un altro requisito era che, nonostante le imponenti dimensioni, con una lunghezza totale superiore ai cinque metri e una larghezza di quasi due metri, la Audi Q7 avrebbe dovuto mostrare un carattere prettamente sportivo. Fin dalle fasi iniziali del progetto, il Concept Development ha inoltre definito la dimensione delle ruote, la gamma di motori e di trasmissioni da rendere disponibili, l’impiego delle sospensioni pneumatiche, il concetto funzionale MMI e la capacità del serbatoio carburante. Spiega Biffar: “Fin dall’inizio abbiamo inteso creare un SUV di elevate prestazioni, che combinasse design emozionale, comfort, agilità dei comandi, lusso, flessibilità e spazio, caratteristiche che nessun modello nel segmento SUV era stato ancora in grado di raggiungere”.

Verso la fine del 2003, gli aspetti tecnici della specifica Audi Q7 erano stati in gran parte definiti. Per quanto riguarda le dimensioni principali, il team di lavoro del Concept Development fu in grado di effettuare rapidi progressi grazie alla vettura dimostrativa utilizzata come base. Biffar e Willner descrivono la procedura come “piuttosto semplice” e persino “eseguita in un’atmosfera di relax” se confrontata con quelle seguite per altri progetti. Willner ne chiarisce i motivi: “Abbiamo tratto vantaggio dal fatto che la Audi Q7 fosse un progetto completamente nuovo per noi. Non esistevano opinioni preconcette, e non abbiamo dovuto basare il nostro lavoro su modelli precedenti”.

All’inizio della fase di sviluppo, il team che vi operava era costituito da 20 persone, ma il numero aumentò rapidamente man mano che il progetto procedeva tanto che, nelle fasi finali, circa 500 persone lavoravano esclusivamente all’attività di sviluppo della vettura.

Mondi virtuali: simulazione e computerizzazione
Tra gli addetti del team di lavoro, molti erano coinvolti da vicino nelle fasi di sviluppo della vettura e nelle attività riguardanti la forma e il design, già ben prima di essere in grado di toccarne fisicamente anche un solo componente. Mai prima di allora erano stati usati in modo così massiccio i programmi di simulazione computerizzati, in grado di riprodurre ambienti virtuali. Mai prima di allora così tante caratteristiche di una vettura erano state rappresentate con l’aiuto di “bit e bytes”. Mai era stato utilizzato un numero di prototipi così basso ottenendo, allo stesso tempo, avanzamenti della produzione a livelli così elevati.
I vantaggi sono ovvi: tutto ciò che può essere progettato, distrutto, testato, modificato e visualizzato su schermo in un ambiente virtuale computerizzato necessita solamente di venire confermato nel momento in cui si dispone del materiale reale, cioè dei veri componenti, fino alla vettura vera e propria. In questo modo, non solo si riducono i tempi di realizzazione e i costi ma si migliora anche la qualità, poiché qualsiasi conflitto riguardante gli obiettivi che si intendono raggiungere può essere eliminato in modo assai più preciso ed efficace.

Audi Q7

In questi casi, termini quali Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Engineering (CAE), Digital Mock-Up (DMU), Finite Element Method (FEM) o Virtual Reality (VR) fanno parte della terminologia comune utilizzata tutti i giorni dagli esperti che operano sul progetto. Gli esperti lavorano avvalendosi di supercomputer, microprocessori, powerwall, enormi volumi di dati e software operanti con le tecnologie più aggiornate. In questi casi, discipline tradizionali come l’ingegneria meccanica e la progettazione di autoveicoli si uniscono alla matematica più avanzata, all’individuazione delle strutture che determinano le elaborazioni computerizzate e alle più complesse equazioni differenziali. Esistono pochissimi aspetti che il computer non sia in grado di calcolare e simulare.

La lista dei settori in cui l’industria produttiva automotive fa uso delle tecnologie di simulazione è molto lunga: fattori come la rigidità della carrozzeria, la forza e la vita operativa, la prevenzione di vibrazioni indesiderate, le porte, gli sportelli del bagagliaio, la protezione degli occupanti, i componenti interni, le tecniche di accoppiamento e le prestazioni in caso di crash possono essere visualizzati con questi metodi, così come le dinamiche e il comfort di guida, il consumo di carburante, il funzionamento dei sensori, l’aerodinamica e l’aeroacustica, il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell’aria, i gruppi ottici, le caratteristiche di sospensione o l’effettivo processo di combustione del motore. Se ne potrebbero citare molti altri: gli uffici tecnici della Audi utilizzano attualmente circa 250 metodi di simulazione nei settori di produzione.

Già alle prime fasi di sviluppo del veicolo partecipano attivamente anche i colleghi dei reparti Preparazione Utensili, Produzione o Costruzioni Sperimentali: in qualità di elementi della “fabbrica digitale”, essi riescono a simulare il modo in cui realizzare determinate parti in lamiera (oppure a stabilire se siano adatte alla produzione nella loro forma iniziale).
In un’officina di produzione immaginaria si stabiliscono così i punti nei quali dovranno essere applicate le saldature dai robot, in modo che questi possano effettuare senza problemi i necessari movimenti.

Operando in un apposito ambiente e indossando un paio di occhiali 3D, un tecnico del reparto Costruzioni Sperimentali può muovere liberamente una “mano virtuale” all’interno della carrozzeria della Audi Q7. In questo modo, utilizzando un autentico ambiente tridimensionale egli è in grado di verificare che l’addetto che opererà successivamente sulla linea di montaggio possa montare senza problemi i componenti della vettura (ad esempio un sedile progettato a computer o il rivestimento del padiglione), evitando che i componenti medesimi interferiscano l’uno con l’altro. Non bisogna dimenticare che tutto questo avviene in una fase in cui non sono ancora stati costruiti né la vettura medesima né alcun suo componente.

Un apposito schermo della larghezza di circa 6 metri e dell’altezza di 2,5 metri consente di visualizzare la vettura in modo virtuale per tutti coloro che operano nella sua fase di sviluppo, dai tecnici fino ai membri del Consiglio di Amministrazione. È possibile visualizzare ogni singolo dettaglio della Audi Q7, persino la trama superficiale dei materiali utilizzati per gli interni.

Con un solo clic del mouse, la vettura può ruotare in modo che sia visibile da qualsiasi prospettiva, oppure è possibile effettuare un giro di ispezione intorno alla vettura medesima o piuttosto osservarne gli interni. In pochi secondi è possibile visualizzare i diversi tipi di colore e di equipaggiamenti di cui la vettura può essere dotata, nonché le versioni con guida a sinistra o con guida a destra. I tecnici che operano nella fase di sviluppo possono anche visualizzare contemporaneamente sullo schermo immagini reali e immagini virtuali, ad esempio mostrando la Audi Q7 in un contesto reale per verificare l’effetto creato nel momento in cui la vettura sarà utilizzata su strada.

Il Dott. Ulrich Widmann è a capo del settore Functional Design della Audi. A proposito dei motivi per cui le tecnologie di simulazione sono divenute indispensabili egli spiega: “Una vettura come la Audi Q7 rappresenta una combinazione assai complessa di molteplici componenti e complessivi diversi fra loro, con un alto numero di caratteristiche diverse.
Realizzare una vettura simile e determinarne le prestazioni mediante prove condotte in modo tradizionale sarebbe in pratica impossibile. Un compito così arduo può essere effettuato con successo solo facendo ricorso ad un gran numero di simulazioni in ambiente virtuale”.

Anche la fase concettuale della Audi Q7, che richiede il calcolo e l’ottimizzazione dei valori di progetto della vettura, è una fase particolarmente importante. Vi sono programmi che consentono di descrivere il concetto modulare della vettura utilizzando un numero limitato di parametri diversi (circa 1.000 in tutto), ciascuno dei quali può venire variato in modo interattivo. Le zone di progetto tra esse adiacenti e interessate dalle variazioni vengono quindi modificate automaticamente. Ad esempio, l’intero montante centrale può venire spostato indietro di cinque centimetri in pochi minuti.
Il volume di dati necessari per effettuare una tale variazione è immenso: un’analisi di crash per una vettura moderna richiede fino ad un milione di elementi per calcolare i risultati entro un tempo di 150 millisecondi. Per calcolare gli effetti prodotti da una collisione frontale il supercomputer, con gli otto processori di cui è dotato, richiede circa 22 ore.

Al termine della fase di sviluppo della Audi Q7 sono state effettuate circa 2.000 prove di crash virtuali relative ad urti frontali, rispetto alle poco più di 40 normalmente effettuate su veicoli veri. Continua il Dott. Widmann: “Il grado di precisione previsto per queste simulazioni è già pari a oltre il 90% !”. Un aspetto importante di queste metodologie è rappresentato dalla possibilità, per tutti i settori coinvolti, di essere collegati fra loro fin dalle prime fasi, in modo tale che tutti abbiano accesso ai dati di progetto più aggiornati.

“Per la Audi Q7 abbiamo utilizzato per la prima volta un “Portale di Engineering” accessibile anche ai nostri fornitori”.
Questa attività di sviluppo strettamente intercollegata e intrapresa in parallelo viene definita dagli esperti con il termine di “Simultaneous Engineering” (SE).

“In ambiente virtuale non avevamo mai effettuato in precedenza un’attività tanto intensa. Disponendo anche di una vera concept car utilizzata come base per le decisioni da intraprendere e utile per rendere meglio il senso dello spazio, siamo stati in grado di giungere molto più rapidamente alla fase di sviluppo della produzione in serie”, dice il Dott. Widmann.

Lo “Strake”
Per la Audi Q7, la realtà virtuale ha giocato un ruolo decisivo in un settore che può essere considerato come un elemento di unione tra i settori che si occupano di design e costruzione: lo “Strake”. Questo termine, in origine appartenente all’ingegneria navale, si riferisce ora alla rappresentazione geometrica di tutte le superfici interne ed esterne della vettura visibili dal Cliente, in base a tutti i requisiti tecnici e di forma estetica esistenti. Lo “Strake” ingloba quindi tutte le competenze specifiche relative alle finiture superficiali e alla relativa qualità.
“Facciamo da ponte tra il design, cioè i requisiti estetici posti dal modello di design, e la costruzione, con le attività tecniche richieste dai settori che operano nelle fasi di Sviluppo della vettura”, dice Horst Schneider, responsabile della visualizzazione per quanto riguarda lo “Strake”. In base ai dati in suo possesso, per ciascun progetto questa attività viene effettuata per un numero di componenti compreso tra 600 e 800 unità con le relative superfici.
Poiché la gamma di prodotti continua ad aumentare e a diversificarsi, mentre i tempi di realizzazione delle attività di sviluppo si riducono, l’impiego sistematico di tecnologie virtuali è indispensabile per non incorrere in errori e per giungere più facilmente alle decisioni da intraprendere nel corso dell’attività. Spiega infatti Horst Schneider: “Se vogliamo essere in grado di giungere a decisioni già nelle prime fasi dell’attività di sviluppo, in futuro dovremo integrare la realtà virtuale in modo ancora più massiccio nella nostra attività quotidiana di “straking”.

Mentre in precedenza veniva elaborato in forma virtuale solo un modello di controllo dei dati digitali, oggi i dati di costruzione e di visualizzazione vengono messi in rete fin dalle prime discussioni (design, “straking”, progetto, engineering simultaneo, team tecnico) e possono quindi essere utilizzati in modo realistico dal punto di vista fotografico e utilizzati per giungere ad importanti decisioni.
Schneider continua: “Per visualizzare il processo di “straking” esistono vari gradi di preparazione. Per una discussione sull’impressione generale data dagli interni o dalla carrozzeria di una vettura, la qualità è naturalmente molto più alta che non durante una normale riunione di lavoro, in cui ci si concentra in modo piuttosto rapido su un singolo componente”.

L’aspetto generale della vettura, le simulazioni inerenti l’illuminazione, le diagnosi di superficie, le varianti di colore, la visuale posteriore o la produzione di materiale illustrato per i colleghi del Marketing sono solo alcune delle attività intraprese grazie alla realtà virtuale nel corso dell’attività di straking.