La diversificazione produttiva e l’utilizzo di tecnologie di lavorazione flessibili necessitano di ampliare le competenze professionali dei responsabili di progettazione. ©Missler Software
Quali sono gli strumenti che le aziende manifatturiere possono utilizzare per creare “i prodotti del futuro”? E quali le linee guida adottate dai principali attori del mondo dei software di progettazione e simulazione? La parola va agli esperti del comparto.
di Luigi Ortese
La diversificazione produttiva e l’utilizzo di tecnologie di lavorazione flessibili necessitano di ampliare le competenze professionali dei responsabili di progettazione. Quali sono gli strumenti che le aziende manifatturiere possono utilizzare per creare “i prodotti del futuro”? E quali sono le linee guida di sviluppo tecnologico adottate dai principali attori del mondo dei software di progettazione e simulazione? Nell’ampio dibattito sull’impatto che le nuove tecnologie abilitate dalla connettività possono portare nel modo di fare impresa emergono nuovi paradigmi per incrementare l’efficienza e la produttività, lasciando uno spazio maggiore alla creatività dei designer. La parola agli esperti.
LA SIMULAZIONE È CRUCIALE PER INNOVARE
La trasformazione digitale ha un impatto su ogni elemento del ciclo di vita di un prodotto, dalla sua concezione fino alla sua fine. ANSYS (www.ansys.com) ha intrapreso questo percorso quasi 50 anni fa e oggi la gamma di soluzioni Discovery Live fissa un nuovo standard in termini di velocità e semplicità della simulazione. I modelli della simulazione – o Digital Twin – vengono utilizzati mentre il prodotto è operativo e viene alimentato con dati reali derivanti da diversi sensori IoT. In questo modo è possibile ottimizzare le performance o prevedere la manutenzione. ANSYS ha presentato il primo Digital Twin Builder per facilitare la creazione e l’implementazione della simulazione in ambito operation. Al tempo stesso, i complessi modelli di simulazione high-end si sono evoluti per coprire sempre più fisiche e fenomeni in maggiore dettaglio, spingendo i limiti dell’ingegneria in tutti i settori, dai microchip ai razzi.
Storicamente la curva di apprendimento della simulazione era molto lunga e richiedeva competenze dedicate. Questo sta cambiando con strumenti intuitivi come Discovery Live. Ogni settimana i progettisti prendono centinaia di decisioni sui progetti, valutando modelli fisici e digitali, cosa oggi possibile grazie alla simulazione in tempo reale. Con l’avvento di tecnologie come l’Additive Manufacturing diventa sempre più importante utilizzare la simulazione per esplorare le nuove opportunità che si presentano. Tool, come ANSYS Additive Suite, permettono di prevedere il progetto e il design ottimale per portare questi prodotti verso il futuro. Tuttavia, non sono solo i metodi di produzione nuovi che traggono vantaggio dalla simulazione, ma anche quelli più tradizionali in termini di velocità, qualità e innovazione.
Viviamo in un momento molto interessante per la realizzazione dei prodotti. Alcuni la chiamano la quarta rivoluzione industriale e l’opportunità – guidata da Internet of Things, dall’Additive Manufacturing, dai materiali avanzati, dal Machine Learning e dalla realtà aumentata – si misura in trilioni di dollari. La simulazione svolge un ruolo cruciale nell’innovazione, nella riduzione dei cicli di sviluppo e nell’aumento della qualità. E noi innoviamo altrettanto velocemente per garantire che le nostre tecnologie e prodotti risolvano problemi reali e si adattino alle opportunità emergenti. (Marc Hindsbo)
Marc Hindsbo, VP & General Manager Design Business Unit di ANSYS.
PER L’OTTIMIZZAZIONE DEL CICLO DI LAVORO
Nuovi materiali, ad esempio i compositi, e nuove tecnologie di lavorazione, come la produzione additiva, richiedono spesso una rivoluzione nelle tecniche di progettazione. D’altro canto, l’evoluzione dei sistemi hardware con maggiori prestazioni di calcolo in tempi sempre più brevi, spinge verso la ricerca di una progettazione più sofisticata. È a questo punto che diventa fondamentale il supporto di applicativi come quelli che offre CGTech (www.cgtech.it), la cui evoluzione si traduce nella riproduzione virtuale delle lavorazioni con grande realismo, e nella conoscenza dei numerosi parametri tecnologici coinvolti. La possibilità di memorizzare la variazione di queste grandezze, e di visualizzare graficamente in tempo reale la loro variazione temporale, permette di fare analisi proattive a supporto della progettazione.
L’evoluzione digitale in atto coinvolge i tanti e diversi comparti aziendali e accresce i settori di studio, ma richiede maggiori competenze e grandi capacità di sinergie, assegnando un’importanza strategica a tutti quei prodotti che permettono il dialogo e il trasferimento delle informazioni tra i reparti, in modo semplice e veloce. CGTech, software house con sede ad Irvine in California, dal 1988 sviluppa VERICUT®, software di simulazione per macchine utensili a controllo numerico (NC/CNC) finalizzato alla verifica, ottimizzazione e analisi delle lavorazioni ad asportazione o deposizione di materiale.
VERICUT si integra con il processo produttivo delle aziende per eseguire il controllo e l’ottimizzazione dell’intero ciclo di lavoro. L’analisi della tecnologia della lavorazione eseguita in VERICUT, garantisce un processo con asportazione di materiale o con tecnologie additive, corretto da subito, per sfruttare al massimo le potenzialità di macchine utensili e utensili; la verifica del pezzo lavorato in VERICUT permette di eseguire la “prova pezzo” prima che il grezzo sia stato caricato nella macchina dell’officina. Quindi il controllo completo dell’intero ciclo di lavoro, dall’ufficio tecnico all’officina, è certificato e garantito alla massima efficienza: tempo ciclo ridotto, minore usura utensili, migliore qualità superficiale. VERICUT è lo strumento che permette ai diversi reparti dell’azienda di confrontarsi e collaborare. Programmatori, utensilieri, attrezzisti, operatori, analisti, portano in VERICUT i loro dati e le loro competenze per verificare, studiare, modificare le strategie di lavoro, confrontando reciprocamente i risultati con una comunicazione interattiva, concetto base di Industria 4.0.
Prevenire è meglio e più redditizio. Simulare i programmi NC sulle macchine utensili virtuali con VERICUT significa avere informazioni precise relative al singolo blocco della lavorazione, come il tempo ciclo, il volume di materiale asportato, il tasso di rimozione, lo spessore del truciolo, identificare e correggere in modo automatico eventuali inefficienze delle lavorazioni, rilevare possibili errori, collisioni, fine corsa e in generale problemi che potrebbero rallentare o interrompere la lavorazione. I software VERICUT simulano qualsiasi macchina utensile, sono indipendenti, ma integrabili con i principali sistemi CAM. La filosofia aziendale di CGTech è rimasta quella di sostenere le richieste del mondo della produzione CNC fornendo nuove versioni, nuovi moduli e nuovi applicativi sempre affidabili e di qualità, in risposta alle innovazioni tecnologiche che coinvolgono tutti i comparti del settore, macchine utensili, controlli, CAD/CAM, utensili, tecniche di lavorazione, materiali e in risposta alle richieste e feedback degli stessi utilizzatori, per una sempre più imprescindibile sinergia produttiva. (Luca Mozzoni)
Luca Mozzoni, Managing Director di CGTech.
COME ABILITARE LA CONTINUITÀ DIGITALE
Dassault Systèmes (www.3dscom/it) ha sempre investito nell’innovazione. Dal 3D Design degli anni ’80 al Digital Mockup, al PLM, fino alla 3DEXPERIENCE Platform, piattaforma di business per innovare a 360° e aiutare le aziende ad essere competitive nell’Experience Economy. Le aspettative dei clienti, in termini di esperienze personalizzate sono in forte crescita. C’è una convergenza tra mondo virtuale e reale: nel virtuale si possono progettare e simulare non solo i prodotti, ma soprattutto le esperienze, per ottimizzarle e personalizzarle, portando così valore nel mondo reale. In quest’ottica è fondamentale dotarsi di una piattaforma per abbattere le barriere e abilitare la continuità digitale: da ideazione e progettazione a produzione, marketing e vendite.
Strumenti innovativi con grandi potenzialità sono Generative Design (GD), in combinazione con simulazione multi-fisica e Additive Manufacturing. GD permette di esplorare molteplici soluzioni progettuali e sfrutta le simulazioni per identificare la forma migliore, in linea con le caratteristiche funzionali richieste. A seconda dei casi, l’obiettivo può essere minimizzare il peso, ridurre i costi, massimizzare la rigidezza, ottimizzare l’utilizzo dei materiali, o una combinazione dei precedenti. La stampa 3D rende possibile l’applicazione pratica del GD per realizzare i prodotti del futuro. Per ottenerne i benefici è essenziale avere un’unica piattaforma digitale che abbatta i silos tra le diverse funzioni, come la 3DEXPERIENCE Platform, con i brand CATIA, SIMULIA e SOLIDWORKS, che includono questi strumenti.
In seguito alla trasformazione digitale c’è stata una prima fase di digitalizzazione dei processi. Attualmente il contesto è molto più ampio e include il ripensamento dei modelli di business esistenti o addirittura apre le porte alla creazione di nuovi. Per questo parliamo di “Rinascimento dell’Industria”. Nel mercato italiano, composto in prevalenza da PMI, è rilevante il tema del cloud. Le soluzioni Dassault Systèmes sono disponibili anche su cloud, proprio per abbattere le tradizionali barriere d’accesso agli strumenti più all’avanguardia (costi, personale, competenze, IT...) e consentire anche alle PMI di giocare un ruolo attivo nella competizione internazionale e di crescere. (Chiara Bogo)
Chiara Bogo, Marketing Director EuroMed di Dassault Systèmes.
DAL “DIGITAL TWIN” ALLA STANDARDIZZAZIONE
Nell’ambito della progettazione elettrica la trasformazione digitale sta guidando due trend molto forti. Il primo riguarda il “gemello digitale”, che è facile da immaginare per un progetto meccanico, un po’ meno per quello elettrico. In questo ambito sono due i prodotti di EPLAN Software & Service (www.eplan.it) che supportano questa necessità. Il primo è EPLAN Pro Panel, un ambiente di progettazione 3D dedicato ai quadri elettrici dove è possibile realizzare completamente un armadio virtuale con tutti i componenti e da lì ottenere tutte le informazioni per la sua costruzione da “passare” alle macchine automatiche. Parliamo delle perforatrici per la foratura della lamiera, delle macchine di cablaggio che si occupano di tagliare e intestare i singoli fili, delle macchine automatiche per l’assemblaggio dei morsetti sulle guide DIN. Tutte alimentate dal CAD, un po’ come se fossero dei CNC, giusto per fare un paragone. Obiettivo: abbattere il tempo di costruzione del 50% riducendo al minimo il lavoro manuale e aumentando la qualità progettuale.
Il secondo prodotto è EPLAN Harness proD, un tool dedicato alla progettazione 3D dei cavi all’interno di un modello 3D meccanico. Molte aziende hanno la necessità di studiare il percorso dei cavi all’interno dei loro apparati prima che la macchina per imbottigliare, l’elettrodomestico, il trattore vengano costruiti fisicamente. Le esigenze sono duplici: una di natura ingegneristica, ovvero verificare che i cavi all’interno del macchinario facciano un passaggio corretto e non interferiscano con altri componenti; l’altra consiste nel dare istruzioni ai fornitori affinché possano preparare i cablaggi a misura.
Il secondo trend riguarda invece la configurazione di prodotto anche per la parte elettrica e schemistica. Il processo di digitalizzazione sta portando le aziende a rivedere i loro processi e il loro modo di lavorare. La tendenza anche per i costruttori di macchine speciali è standardizzare, cioè pensare alla macchina con tutte le varianti e le opzioni possibili che vengono “accese o spente” a seconda della necessità del singolo cliente, permettendo di generare uno schema sempre di alta qualità e secondo lo standard aziendale. Il nostro prodotto dedicato a queste necessità si chiama EPLAN Cogineer, disponibile anche in cloud. (Stefano Casazza)
Stefano Casazza, Country Manager di EPLAN Software & Service Italy.
PROGETTI INTERATTIVI E AGGIORNATI IN TEMPO REALE
La trasformazione digitale richiede senza dubbio un ciclo progettuale/produttivo totalmente integrato con un flusso dei dati che deve essere monitorato e aggiornato in tempo reale. L’offerta TopSolid (www.topsolid.it) ha rinnovato la sua piattaforma anticipando gran parte di queste nuove esigenze. Infatti, la piattaforma V7 distribuita da Missler Software Italia (www.misslersoftware.it9) integra un gestore digitale dei dati di progetto (PDM) in grado di monitorare l’attività dell’ufficio tecnico, il passaggio delle informazioni all’officina e ai contoterzisti. Queste informazioni rintracciabili (ricerche, casi di impiego) garantiscono una stesura del progetto (Studio, Prototipazione, Industrializzazione) totalmente interattivo e aggiornato in tempo reale.
Le tecnologie produttive attuali offrono una maggiore flessibilità nella creazione di un prodotto, oltre che ridurre i tempi di realizzazione (studio, prototipo, industrializzazione e lancio sul mercato). In fase di studio, molti prototipi ora sono sostituiti da virtualizzazioni informatiche 3D sempre più complete e affidabili (FEM, Simulazioni fluidodinamiche, analisi cinetodinamiche). La prototipazione, quando necessaria, può essere direttamente realizzata dall’ufficio R&D grazie alle macchine per la stampa 3D (dove ormai si possono anche ottenere ottimi risultati estetici anche in vista dello stampaggio ad iniezione). Inoltre, sempre nell’ambito della plastica e dello stampaggio, l’ufficio tecnico si può dotare facilmente di strumenti, dove a monte possono già essere evidenziati i possibili problemi o difetti di stampaggio. L’orientamento tecnico dei prossimi anni sarà attrezzare sempre meglio l’ufficio tecnico e automatizzare sempre di più la parte di lavorazione, con un ausilio minore dell’uomo in questa fase produttiva.
Il nostro Gruppo è presente su scala mondiale in tutti i principali settori industriali (aerospaziale, trasporti, meccanica generale, macchine speciali, arredamento, medicale, energia, stampi, lamiera) e riscontriamo a livello globale una forte crescita, grazie a un necessario rinnovamento tecnologico delle industrie. Questo trend positivo ci permette di mantenere un investimento costante del 30% del fatturato in R&D e di innovare in nuovi ambiti e verticalizzazioni tecniche: Additive Manufacturing, robotica, industria del vetro e della pietra e molti altri. (Vivien Zanella)
Vivien Zanella, General Manager di Missler Software Italia.
UN APPROCCIO GLOBALE ALLA PRODUZIONE
OPEN MIND (www.openmind-tech.com/it) continua ad innovare i propri prodotti software CAD/CAM per sfruttare al meglio le opportunità della trasformazione digitale e seguire lo sviluppo verso un approccio Industria 4.0. Su questo fronte, un buon esempio è l’introduzione di hyperMILL ShopViewer, che consente di vedere a bordo macchina il modello e il programma CAM, evitando l’uso di disegni cartacei, e soprattutto consente all’operatore di suggerire modifiche ritrasmesse automaticamente all’addetto CAM, creando un circolo virtuoso. Questo processo di revisione può avvenire anche in modalità asincrona, consentendo aggiornamenti e integrazioni tra sedi che lavorano su fusi orari diversi o tra collaboratori che lavorano su turni differenti per un approccio globale alla produzione.
Dal punto di vista delle tecniche di progettazione si può, inoltre dire che la più grande innovazione sia l’aver creato un ambiente CAD pensato dall’inizio per le esigenze dell’operatore CAM, quello che OPEN MIND definisce CAD-for-CAM. Infatti, il tipo di interazione e modellazione di cui l’operatore CAM ha di solito bisogno non è quello di un CAD tradizionale, pensato per il design, ma di uno strumento che abbia come obiettivo la produzione e la compatibilità del modello con le esigenze della macchina che dovrà lavorare il pezzo.
OPEN MIND sta continuamente aggiornando i propri prodotti per seguire l’evoluzione tecnologica delle macchine utensili con soluzioni come hyperMILL MillTurn, che consentono di integrare fresatura e tornitura. Il migliore esempio di come l’azienda stia anticipando e guidando l’evoluzione del manufacturing è il modulo hyperMILL AdditiveManufacturing, che supporta le macchine ibride in cui viene creato il pezzo inizialmente per deposizione di materiale, raffinato successivamente con la fresatura a 5 assi. OPEN MIND è stato tra i primi in assoluto a esplorare questa metodologia di lavorazione, con un interessante vantaggio ad oggi sulla concorrenza.
Il nostro impegno nella realizzazione di strumenti sempre più allineati alla Digital Transformation nel manufacturing ha dato vita a hyperMILL VIRTUAL Machining: fusione perfetta tra mondo virtuale e reale. Quest’ultimo sistema ricrea virtualmente le situazioni di lavorazione reale, ovvero la macchina, il controllo numerico e il PLC, eseguendo simulazioni sulla base del codice NC. Tutti i processi sono mostrati chiaramente all’utente e possono essere analizzati nel dettaglio, per evitare reali collisioni delle macchine, causa di danni ingenti, interruzioni nella produzione e, di conseguenza, ritardi critici nelle consegne. Con hyperMILL VIRTUAL Machining, anche la tecnologia di postprocessor è stata perfezionata e dotata di numerose funzionalità innovative, consentendo un’interconnessione bidirezionale tra il programma NC e le informazioni di lavorazione provenienti da hyperMILL. Tramite questa connessione, è possibile assegnare ai relativi cicli di lavorazione di hyperMILL® il codice NC. (Roberto Ciarloni)
Roberto Ciarloni, R&D Director di OPEN MIND CAD/CAM Software Labs.
ANTICIPANDO IL FUTURO
Da sempre PTC (www.ptc.com/it) è sinonimo di innovazione in ottica di sviluppo prodotto e questa nuova “ondata digitale” che permetterà alle aziende manifatturiere di digitalizzare i propri processi ci ha consentito di riaffermare la nostra vocazione all’anticipazione dei trend. Abbiamo infatti già integrato nei nostri software numerose nuove funzionalità che permettono ai progettisti di essere più flessibili, veloci e innovativi nella realizzazione e validazione di prodotti sempre più complessi e personalizzati. Abbiamo introdotto sul mercato una vera e propria piattaforma di sviluppo, che a noi piace chiamare “innovation platform” e che permette di sfruttare al massimo l’IoT nel processo di sviluppo prodotto, riportando i dati di utilizzo degli “oggetti connessi” sul campo nuovamente all’ingegneria. Questi dati, collezionati e trasformati in informazioni dalle nostre soluzioni, sono la base di partenza per realizzare una nuova generazione di prodotti, ancora più performanti e vicini alla richiesta di mercato.
Additive Manufacturing, ottimizzazione topologica, componenti funzionali che integrano e agiscono come sensori, Digital Twin, realtà aumentata, sono solo alcuni degli strumenti che mettiamo a disposizione dei “nuovi” responsabili di progettazione. Queste funzioni consentono di realizzare oggetti estremamente complessi con facilità e in tempi notevolmente ridotti rispetto a un tradizionale processo di progettazione. Pensiamo a una “design review” condotta in un ambiente di Augmented Reality, che evidenzi i risultati di un’analisi fluidodinamica o strutturale in realtime, basandosi su dati reali catturati durante l’utilizzo di un prodotto di vecchia generazione e proiettati su un oggetto nuovo realizzato in Additive Manufacturing. Questo componente può integrare al suo interno alcuni sensori che ci permettono di validare virtualmente la futura generazione di prodotti. Sembra un sogno visionario degno di un film di fantascienza, ma con la suite di prodotti di PTC tutto ciò è realtà e realizzabile già da oggi.
Il mercato dell’industria manifatturiera è sicuramente uno dei mercati in cui PTC è più presente con le proprie soluzioni. Dall’engineering, al service, passando per il manufacturing, il nostro obiettivo è sempre stato immettere soluzioni all’avanguardia. Tuttavia, non possiamo ignorare tutto quello che l’IoT rappresenta anche per le altre industrie e quindi stiamo sviluppando soluzioni e piattaforme utilizzabili anche in ambiti diversi dal manifatturiero. Noi stessi abbiamo intrapreso un percorso di trasformazione digitale che ha reso i nostri software “Smart and connected”, permettendoci di capire meglio come vengono usati, rendendoli più affidabili e migliorandone l’esperienza utente e sostenendo la trasformazione in “subscription company”. Essendo “l’innovazione uno sport di squadra”, abbiamo stretto importanti collaborazioni con partner tecnologici come Microsoft, ANSYS, Rockwell Automation e altri per sviluppare soluzioni uniche sul mercato e con un valore aggiunto senza precedenti. Nostro obiettivo è diventare partner tecnologici per i nostri clienti per creare insieme soluzioni che rendano la trasformazione digitale dei processi semplice e con soluzioni dedicate di grande valore. (Gabriele Giuliani)
Gabriele Giuliani, Senior Pre-Sales Technical Specialist di PTC Italia.
VERSO UNA GESTIONE DATI SEMPRE PIÙ INTEGRATA
Noi siamo tra i più “anziani” del settore, con quasi trent’anni di attività abbiamo visto la nascita di SolidWorks, e in generale l’evoluzione di tutti i programmi di progettazione tridimensionale. Il cambiamento fondamentale rispetto al passato è che se prima eravamo fornitori di un software, oggi siamo diventati soprattutto “consulenti”. L’acquisto non segna più la chiusura del rapporto bensì l’inizio di una collaborazione con le aziende. Abbiamo tecnici specializzati che installano il software e contribuiscono a svilupparlo, anche dal punto di vista della programmazione, perché sia “cucito” sulle loro esigenze effettive. Non solo: di fronte a tecnologie sempre più complesse e potenzialmente efficaci, a fare davvero la differenza è la capacità del personale di sfruttarle. Per questo la formazione continua diventa fondamentale, per trarre dall’investimento tecnologico tutti i vantaggi possibili.
Abbiamo anche evoluto il nostro approccio al cliente: THE3DGROUP (www.the3dgroup.it), il Gruppo di cui facciamo parte e che copre tutte le fasi della filiera della progettazione digitale, ha ben 14 sedi in Italia proprio perché siamo convinti che l’assistenza continua al cliente sia un elemento cruciale per la crescita. E per quanto usiamo tutti gli strumenti di contatto remoto possibile (telefono, chat, persino un enorme videoteca online con oltre 1200 tutorial) sappiamo che la presenza fisica ha sempre un valore aggiunto.
Le innovazioni a livello software vanno verso una gestione dati sempre più integrata: i progettisti non sono più chiusi nel loro laboratorio, o meglio, sono connessi agli altri ambiti della produzione (dalla fornitura delle materie prime al feedback degli utenti), con feedback che sono già integrati nel software di progettazione e che consentono ad esempio risparmi di tempo in fase di lancio di un nuovo prodotto.
Roberto Rizzo, Presidente di SolidWorld e THE3DGROUP.
Stiamo offrendo nuovi strumenti ad integrazione della progettazione attraverso la cosiddetta “realtà aumentata”, che apre nuove opportunità soprattutto quando progettiamo sistemi complessi come intere catene di produzione. C’è poi il settore dell’Internet of Things che risulta ottimale in fase di test virtuale di prodotti o processi. Lavoriamo con oltre 8.000 clienti in tutta Italia, dalla multinazionale alla PMI, e siamo trasversali a moltissimi settori (Automotive, design, sportsystem, meccatronica…). Questo ci consente di avere uno sguardo privilegiato sul mondo della manifattura italiana. Ci sono comparti che hanno già colto questi cambiamenti, l’Automotive o il biomedicale, e altri che ci stanno arrivando. Il futuro sarà delle aziende che sapranno cogliere queste nuove opportunità, che investiranno in tecnologia e, al tempo stesso, in formazione del loro capitale umano. (Roberto Rizzo) ©ÈUREKA!
L’impatto che le nuove tecnologie abilitate dalla connettività portano nel modo di fare impresa aprono nuovi paradigmi per incrementare l’efficienza e la produttività, lasciando uno spazio maggiore alla creatività dei designer. ©CGTech
