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Progettazione di nuova generazione: modellazione, generative design e reverse engineering

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Oggi progettare è un compito arduo rispetto al passato. Lo scenario globale vede l’aumento della complessità dovuto al numero crescente di tecnologie integrate nei prodotti, maggiori richieste di collaborazione con i fornitori e una riduzione progressiva del time-to-market, gli ingegneri, gravati da una miriade di responsabilità, hanno solo il tempo di trovare il primo progetto fattibile, invece di uno potenzialmente migliore.

La maggior parte delle applicazioni CAD offre funzionalità tradizionali di modellazione – parametrica o diretta/esplicita che non consentono di gestire file 3D mesh derivanti da simulazioni, Reverse Engineering e Generative Design. Questo significa che gli ingegneri devono considerare applicazioni specifiche per lavorare con la geometria mesh: una situazione difficile per loro che devono apprendere continuamente ad utilizzare nuovi strumenti ogni volta che necessitano di lavorare con questa matematica 3D. Inoltre, questo tipo di approccio presenta sfide significative anche nello spostamento continuo della geometria da un software all’altro, con conseguenti interruzioni della geometria. Questo comporta l’installazione, l’aggiornamento e la manutenzione di un’ulteriore applicazione software da parte di tecnici già oberati di lavoro.

 

Fortunatamente, NX CAD ha ampliato le proprie funzionalità per includere la modellazione parametrica, diretta e a faccette (STL e mesh) all’interno di un singolo ambiente. NX di Siemens Digital Industries Software consente ai tecnici di lavorare con la geometria mesh unita alla geometria B-Rep., evitando ove possibile il dispendioso processo della geometria mesh nei modelli tradizionali. Inoltre, è possibile manipolare direttamente la geometria mesh e trasferirla alla produzione o alla stampa 3D. Questa combinazione di funzionalità consente di ottimizzare il proprio tempo, aumentando di conseguenza la produttività.

La progettazione di un prodotto può includere nuove fasi di sviluppo in cui la progettazione si avvale della modellazione parametrica. Molte aziende stanno cercando di aumentare il riutilizzo dei progetti dove la modellazione diretta è ampiamente utilizzata e da dati provenienti dal Reverse Engineering.

Il Reverse Engineering riguarda il processo di trasformazione della geometria da un oggetto o prodotto fisico esistente. Può essere utilizzato per sviluppare un nuovo progetto che migliori il componente esistente o sviluppare un nuovo componente che si adatti al progetto già in uso. In ogni caso, il Reverse Engineering è fondamentale quando non sono disponibili matematiche 3D per i prodotti esistente. Ad esempio, se il produttore dell’articolo non esiste più o se il prodotto è stato sviluppato prima dell’era digitale. L’acquisizione in formato digitale implica la scansione 3D.

Durante la scansione di un oggetto fisico, gli scanner effettuano migliaia di misurazioni dell’articolo e producono una nuvola di punti trasformandola in geometria mesh.

A differenza del Reverse Engineering, il Generative Design rappresenta uno dei progressi più recenti in campo tecnologico utilizzando intelligenza artificiale. Si basa sull’idea generale che gli strumenti software siano in grado di produrre un dato numero di alternative di progettazione, in funzione dei vincoli specificati. Il Generative Design si avvale di funzionalità quali l’ottimizzazione topologica, per eseguire simulazioni strutturali e rimuovere materiale non utile alla resistenza ai carichi.

Il Generative Design si basa sull’analisi a elementi finiti (FEA, Finite Element Analysis), che suddivide i progetti in elementi e vertici. Man mano che il materiale viene rimosso, il software elimina alcuni tra gli elementi non portanti. Come per il Reverse Engineering, l’output finale del Generative Design è costituito dalla geometria mesh. Una volta selezionato uno dei progetti realizzati mediante Generative Design, può essere utilizzato nel resto del processo di sviluppo.

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