Capitolo 2

Capitolo 2

Nuove strategie di progettazione

2.1 Generalità

Fin dall’antichità, gli inventori, i progettisti, i disegnatori si sono serviti del piano bidimensionale per comunicare e valutare le proprie idee prima di tradurle in pratica. Nell’ultimo secolo abbiamo assistito ad importanti cambiamenti in tale settore: nella maggior parte delle ditte i tecnigrafi sono stati sostituiti da computer, in grado di velocizzare e migliorare la qualità dell’operato del progettista. Ma la vera rivoluzione fu l’introduzione della progettazione tridimensionale che in brevissimo tempo ha rovesciato la filosofia di progettazione, passando da oggetti pensati su viste bidimensionali ad oggetti tridimensionali, che solo in un secondo tempo tornano ad essere rappresentati attraverso viste e sezioni. Dal modello tridimensionale è quindi possibile passare ad altri ambienti di progetto in grado di soddisfare le più disparate esigenze. L’avvento del computer ha portato profondi cambiamenti nel metodo delle progettazione, ma non sempre queste tecnologie vengono opportunamente e interamente sfruttate, per mancanza di diffusione e conoscenze a riguardo. L’utilizzo di un sistema CAD non è infatti sufficiente a garantire una metodologia di progettazione più sicura, precisa e proficua, senza poter disporre di persone realmente capaci di utilizzare questa tecnologia (la tecnologia aiuta la progettazione, ma non può essere utile da sola, e le risorse umane rappresentano comunque sempre un elemento insostituibile per qualunque azienda). Si parla ormai ovunque di CAD, spesso riferendosi ancora ad un ambiente bidimensionale, ma si sta diffondendo sempre più, a partire dalle grandi aziende, l’utilizzo di software più completi, in cui il CAD risulta soltanto uno dei tanti aspetti appartenenti ad un mondo ben più vasto. Fino a poco

tempo fa si giudicava un sistema CAD dalle sue funzioni, come “tracciare una linea” o “costruire un raccordo”; oggi l’insieme di tali compiti non è più sufficiente: le soluzioni software devono essere orientate all’intero processo di produzione del prodotto, dalla fase di “nascita dell’idea” alla commercializzazione vera e propria. Oggi possiamo utilizzare i programmi CAD per concretizzare le nostre idee in oggetti tridimensionali, sui quali possiamo eseguire verifiche di montaggio in un contesto meccanico, verifiche strutturali, cinematiche, lavorazioni meccaniche a controllo numerico. Ma è possibile anche molto di più: sfruttando la tecnologia delle reti è possibile lavorare in qualunque posto del mondo, come se si fosse tutti presenti nello stesso ufficio. Affinché questo sia possibile è opportuno che le nuove tecnologie vengano conosciute, per poter essere utilizzate con la fiducia che meritano. Il CAD dell’ultima generazione è quindi qualcosa di più di uno strumento utile per disegnare: è una tecnologia che viene utilizzata da tutte le risorse umane impegnate nella realizzazione di un certo prodotto, non solo dai tecnici progettisti. Per questo motivo non si parla più soltanto di CAD, essendo questo ultimo solo una parte di un sistema più vasto che prevede la modellazione tridimensionale unita ad un’ampia tipologia di analisi sul modello generato, come l’analisi strutturale e la simulazione dei processi di realizzazione (CAE), e alla gestione commerciale (PDM). La terminologia coniata per descrivere questo sistema è PLM (Product Lifecicle Management). Occorre fare attenzione a non ridurre il significato del PLM ad un insieme di CAD, PDM ed altre funzioni. Il PLM è infatti una strategia di lavoro: una volta che si decide di far nascere un nuovo prodotto, molte persone lavorono a questo scopo condividendone le conoscenze necessarie. PLM significa quindi simulazione del ciclo di vita del prodotto, finalizzata alla raccolta di tutte le conoscenze utilizzate per far nascere quel prodotto per renderle accessibili all’intero team di progettazione. Per le grandi aziende, dove la comunicazione fra i reparti non era fino a poco tempo fa così integrata, l’introduzione del PLM ha consentito di ridurre i tempi di commercializzazione del prodotto. Questo ha permesso di giustificare i forti investimenti, anche in termini di formazione delle risorse umane, necessari per implementare correttamente il PLM. I principali software oggi in commercio sono essenzialmente: Catia (prodotto dalla Dessault Systèmes), Pro-Engineer, Solidworks e NX. Di seguito vengono portati alcuni lavori condotti dalla

Figura 2.1 : Progettazione 3D Boeing 787 mediante Catia, [ 16 ]

2.2 Il software : Catia

Catia è un software che permette la modellizzazione solida 3D e la gestione di tutto il processo di progetto, produzione e messa in opera di componenti meccanici. Un primo approccio a questo software può essere fatto attraverso la introduzione del concetto di ambiente di lavoro che può essere definito come un modo di visualizzare un oggetto virtuale tridimensionale, finalizzato ad uno scopo ben preciso. Il modello tridimensionale rimane infatti uno solo ma potrà essere visto come insieme di viste bidimensionali (ambiente Drafting) oppure come oggetto su cui effettuare analisi strutturali (ambiente FEM), o ancora dal punto di vista delle lavorazioni meccaniche necessarie per realizzarlo fisicamente (ambiente CAM). L’ambiente di lavoro principale rimane quello della modellazione tridimensionale. Il modello viene salvato in CATIA con estensione “CATPart” (nome_modello.CATPart). Un altro ambiente di lavoro sarà rappresentato da un file con estensione diversa, ad esempio l’ambiente bidimensionale avrà l’estensione “CATDrawing” (nome_modello.CATDrawing), avendo al suo interno un collegamento al file contenente il modello tridimensionale.

Catia è un software parametrico, in quanto è possibile caratterizzare qualunque dimensione o valore associandogli un parametro. I valori dei parametri possono essere modificati in qualunque momento della progettazione, facilitando notevolmente la gestione delle modifiche. Uno strumento di progettazione parametrico, se utilizzato in modo corretto, è estremamente potente e riduce notevolmente i tempi di progettazione e il rischio di commettere errori.

L’integrazione fra gli ambienti di lavoro si ha quando le modifiche apportate in un ambiente di lavoro vengono diffuse automaticamente in tutti gli altri ambienti interessati dalla modifica. Questo significa eliminare gli errori che di frequente si avevano in seguito all’introduzione di modifiche non tempestivamente comunicate a tutti i settori interessati nella produzione di un determinato oggetto. Gli ambienti di lavoro di CATIA sono parametrici ed integrati.

Tra i moduli implementati all’interno di questo software, è di particolare utilità quello che viene utilizzato nelle maggiori industrie aeronautiche per il disegno dei

Esempio d’impiego del software Catia nell’ambito dei materiali compositi :

Figura 2.3 : Irrigidimento in composito, [ 18 ]