Office Automation maggio 2017

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Il fenomeno che caratterizza maggior-
mente il concetto di Industria 4.0 è
l’integrazione tra mondo virtuale dei
bit e mondo reale delle macchine, che
permette di realizzare oggetti, macchi-
ne, processi e sistemi intelligenti. La
disponibilità di software di progetta-
zione evoluto (computational design),
di nuovi processi di produzione (mani-
fattura additiva e ibrida) e nuovi ma-
teriali (fibre di carbonio, compositi e
super-polimeri), consente di integrare
e ottimizzare i processi di progetta-
zione e di produzione con modalità
impensabili fino a qualche anno fa.
Software di progettazione
tradizionale
La progettazione assistita dall’elabora-
tore (CAD) supporta dagli Anni ’70
l’attività di progettazione di manufatti,
sia virtuali che reali, attraverso l’utiliz-
zo della computer grafica, di potenti
programmi di calcolo strutturale e di
simulazione (prototipazione digitale).
Nell’ultimo decennio, il ciclo di sviluppo
dei prodotti è cambiato notevolmen-
te.Tradizionalmente, la maggior parte
dei processi iterativi di ottimizzazione
dei progetti aveva luogo nella fase di
prototipazione, mediante produzione,
prove e analisi di prototipi fisici, che
richiedevano notevoli tempi e costi. I
moderni cicli di sviluppo sono diventati
così compressi che non permettono
più di realizzare un completo processo
di prototipazione di tipo tradizionale
e hanno aumentato l’importanza dei
processi di verifica e validazione, sup-
portati dai software CAE (Computer
Aided Engineering), che aiutano i pro-
gettisti a comprendere il comporta-
mento dei prodotti e a risolvere po-
tenziali vulnerabilità in anticipo e con
costi minori.
La verifica assicura che il progetto sod-
disfi le specifiche, mentre la validazione
si accerta se il prodotto si comporta
nel modo corretto ed eventualmen-
te indica come modificare il progetto
per evitare richiami di prodotti, costi
di manutenzione in garanzia e scar-
sa soddisfazione dei clienti. I moderni
programmi di prototipazione digitale
possono arrivare fino alla creazione di
mondi virtuali che consentono di ve-
dere e di ‘provare’ in contesti realistici
i prodotti prima ancora di costruire i
prototipi (es. simulatori di guida e di
macchine).
La progettazione integrata è resa
possibile dall’integrazione dei sistemi
CAD/CAE e CAM (Computer-Aided
Manufacturing) per la fabbricazione as-
sistita dal computer. In fabbrica, queste
tecnologie gestiscono macchine uten-
sili, stampanti 3D e robot, controllano
e ottimizzano i processi, effettuano si-
mulazioni e riducono il ‘time to market’
dei nuovi prodotti.
I principali produttori delle piattaforme
CAD/CAE tradizionali sono Autodesk
(AutoCAD e Inventor), Dassault (Catia
e SolidWorks), McNeel (Rhino), PTC
(Creo) e Siemens (NX, SolidEdge).
Sono anche disponibili CAD freeware
e open source (LibreCAD, FreeCAD,
OpenSCAD, SketchUp).
Nuovi strumenti e metodi
di progettazione
Ai tradizionali software di progetta-
zione si sono affiancate alcuni nuovi
strumenti come il Design Generativo
e l’ottimizzazione strutturale e topolo-
gica. Il Design Generativo è un proces-
so di progettazione ‘per tentativi’ che
imita il processo di evoluzione della
natura. Si inseriscono gli obiettivi della
progettazione in un sistema generativo
- un sistema esperto spesso funzionan-
te in cloud basato su un modellatore
algoritmico e parametrico - che pro-
pone moltissime soluzioni alternative
e consente al progettista di trovare la
migliore soluzione in modo interat-
tivo per approssimazioni successive.
Questa nuova disciplina fu introdotta
alla fine degli Anni ’80 da Celestino
Soddu, docente del Politecnico di Mi-
lano, che implementò e sperimentò il
software generativo Argenia in grado
di generare modelli tridimensionali di
intere città e fondò il ‘Laboratorio di
Progettazione Generativa’ del Politec-
nico di Milano che si occupa di pro-
gettazione tecnica e di produzione
artistica (Generative Art).
I programmi di ottimizzazione strut-
turale/topologica e di prototipazione
digitale consentono di ottimizzare gli
COME CAMBIA LA RELAZIONE TRA
PROGETTAZIONE E PRODUZIONE
90 maggio 2017
Giancarlo Magnaghi
Consulente
INDUSTRIA 4.0