Le soluzioni di simulazione digitale, applicate in fase di progettazione e sviluppo prodotto, rappresentano ormai una tecnologia di cui non è più possibile fare a meno per poter garantire prodotti di qualità elevata, a basso impatto ambientale e a costi accessibili. Per questa ragione tali sistemi devono essere alla portata di tutte le aziende manifatturiere, a prescindere dalla dimensione e dal settore industriale
È questo il punto di partenza della strategia di One Team, Platinum Partner di Autodesk, che attraverso le soluzioni software della multinazionale americana, si propone al mercato, come partner di riferimento per guidare le PMI italiane nel processo di innovazione e digitalizzazione.
“Negli ultimi anni la tendenza a effettuare le simulazioni su prototipi tridimensionali è in forte crescita, perché con i livelli tecnologici a cui siamo giunti, è possibile simulare virtualmente già in fase di progetto gli effetti statici, dinamici e di ‘fatica’ di un prodotto, utilizzando soluzioni software molto più agili e intuitive rispetto al passato e, soprattutto, molto più fruibili”, esordisce così Nino Mazza, Scientific Director di One Team.
Nino Mazza, Scientific Director di One Team
Sta dunque diventando attività di routine, all’interno dell’ufficio tecnico e dell’ R&D, la possibilità di simulare digitalmente il funzionamento di un prodotto e le fasi di lavoro di un macchinario in tutti i suoi aspetti, riuscire a individuare eventuali criticità in anticipo, per poter intervenire ancora in fase di progetto, apportare le correzioni del caso, aggiornare quindi il modello e rielaborare nuovamente la simulazione, fino a quando il prototipo risulterà del tutto conforme a quello che dovrà essere il prodotto finale.
In effetti, Il CAE (Computer Aided Engineering), nato, già da diversi anni, come software di simulazione e analisi numerica estremamente potente ma anche complesso, è diventato oggi uno strumento indispensabile in ambito manifatturiero, a tutti i livelli, che rende possibile la riproduzione in scala digitale di quanto si otterrebbe dal vivo attraverso esperimenti, a volte distruttivi, su prototipi reali. Esso permette di studiare digitalmente il comportamento e le funzionalità di un prodotto in varie condizioni e di testarne, preliminarmente, resistenza, funzionamento e affidabilità, prima che il prodotto fisico vada in produzione. Oggi tali tecnologie, di fatto, possono essere potenzialmente adottate da tutte le aziende, a prescindere dalla dimensione, con una serie di vantaggi, quali l’individuazione, già nelle prime fasi di sviluppo prodotto, di eventuali difetti di progettazione; la possibilità di valutare un maggior numero di alternative in maniera efficace e veloce; la riduzione di prototipi fisici, con conseguente minore impatto sull’ambiente, dal momento che si evitano processi di lavorazione inutili e inquinanti e la produzione di materiali destinati poi allo smaltimento.
Il CAE, dunque, consente un processo di prototipazione digitale vero e proprio, non limitandosi solo all’analisi degli elementi finiti (FEM) e al calcolo strutturale, o all’analisi delle sollecitazioni, ma copre svariati aspetti ingegneristici, come processi termici, acustici, fluidodinamici e persino di produzione. In genere, il tipo di simulazione che viene prevalentemente eseguita su un progetto riguarda la “fatica”, ovvero uno studio che consente di stimare quanto durerà nel tempo un componente e/o un intero prodotto, quando potrà iniziare a deteriorarsi e a presentare delle avarie, permettendo in questo modo una manutenzione preventiva.
“Quante volte ci è capitato di avere tra le mani il manuale di istruzione di un prodotto, dove viene indicato il tempo medio di funzionamento di determinati componenti e quando questi necessitano una sostituzione? Immaginiamo quanto questo sia importante su prodotti il cui malfunzionamento può comportare un pericolo di vita! Tanto più che, comunque, va sempre considerato un margine di imponderabilità, determinata da fattori non prevedibili.” spiega Nino Mazza.
Ed è proprio sui concetti di simulazione, analisi e test che si fonda il Digital Twin, vale a dire un prodotto fatto e finito, con tutte le sue caratteristiche fisiche, estetiche, funzionali e di usabilità in un contesto virtuale, nel quale è possibile vivere e sperimentare un oggetto, studiarne il comportamento – prima ancora che “il gemello fisico” vada definitivamente in produzione – , con lo scopo di prevenire difetti e avarie, ma anche di renderlo più efficiente, più fruibile, più sicuro e sostenibile.
La proposta di Autodesk, a supporto della simulazione, ha come obiettivo quello di rendere accessibile a tutti questo tipo di tecnologia, di cui oggi è impensabile fare a meno, almeno per quanto riguarda gli aspetti basilari e di routine. Una soluzione come Nastran, infatti, completamente integrata all’interno della Product Design Suite Collection – che include la parte CAD con Inventor –, mette in condizioni il progettista di effettuare agevolmente verifiche e test nelle diverse fasi di progettazione e modellazione, dall’analisi di fatica, a quella termica, ai test di vibrazioni e urti, analisi statica e non lineare. Tutto ciò con l’enorme vantaggio che il progettista può intervenire su eventuali criticità e quindi, apportate le modifiche sul modello, rieseguire rapidamente la simulazione, rimanendo nello stesso ambiente. “Ci sono sistemi blasonati non integrati che implicano l’importazione del file CAD su un’altra piattaforma software, per eseguire la simulazione; quindi, rilevate magari delle problematiche, bisognerà esportare il modello dall’ambiente CAE, reimportarlo nel CAD con le nuove condizioni di analisi e rifare il percorso. Evidentemente una procedura molto più macchinosa e dispendiosa di tempo. Ovvio che strumenti specifici di fascia alta riescono a coprire esigenze molto particolari, per es. le analisi elettromagnetiche, ma nella progettazione quotidiana uno strumento di analisi integrato nel CAD rende più semplice e fluido l’intero processo, con un notevole risparmio di tempo” continua Mazza di One Team.
Con questo approccio, quindi, Autodesk ha contributo a sfatare la convinzione che gli strumenti di simulazione siano solo per le grandi aziende, rendendo molto più democratica e accessibile l’adozione di tali tecnologie, sia in termini economici sia di usabilità, proponendo in modalità Saas una suite di soluzioni completa nelle sue funzioni fondamentali e scalabile. Infatti, qualora si dovesse presentare la necessità di eseguire analisi fluidodinamiche, quindi del moto di fluidi liquidi o gassosi, o della pressione che questi esercitano su parti meccaniche, si può aggiungere successivamente o a latere il modulo di analisi CFD: “Questo tipo di analisi è molto importante sia per aziende che operano nel settore della fluido e oleodinamica, ma anche nel comparto del Food, proprio per prevenire eventuali alterazione sugli alimenti determinate da movimenti anomali e pressione di liquidi” spiega ancora Mazza.
Rimanendo nell’ambito della piattaforma Autodesk, è ulteriormente possibile aggiungere anche MoldFlow che si può integrare, all’occorrenza, con la Product Design Suite Collection: questa soluzione consente la simulazione dello stampaggio a iniezione di parti in plastica, permette di convalidare e ottimizzare i progetti delle parti stesse e relativi stampi a iniezione, prevedendone con precisione il processo di stampaggio.
Tale suite di prodotti, inoltre, è integrabile con Fusion 360 sviluppata – anche questa – dal colosso americano, che mette a disposizione la soluzione per il Generative Design, una tecnologia, che si fonda sempre sul concetto di simulazione, basata su Intelligenza Artificiale, in grado di esplorare un progetto considerando gli obiettivi definiti a monte dal progettista e i relativi parametri forniti, quali materiali, funzionalità e costi. Sulla base di questi, il software genera rapidamente le diverse alternative possibili, fornisce varie opzioni progettuali, suggerisce i metodi di produzione additivi e sottrattivi, proponendo la soluzione più appropriata in termini sia economici sia di sostenibilità.
Un’iniziativa editoriale di Pentaconsulting Srl.