Progettare 465

63 progettare 465 • ottobre 2024 SPECIALE MACCHINE UTENSILI L’Italia, si sa, ha una lunga tradizione e un’importante presenza nel settore delle macchine utensili, con numerose aziende che eccellono in questo campo. Secondo Ucimu-Sistemi per produrre, l’associa- zione italiana dei costruttori di macchine utensili, robot, automazione e prodotti ausiliari, ci sono oltre 200 imprese asso- ciate che rappresentano più del 70% della produzione italiana del settore. Approccio integrato La progettazione di una macchina utensile moderna richiede un approccio integrato emultidisciplinare che sfrutti le tecnologie digitali più avanzate.Tra queste tecnologie emergenti, il Digital Twin, la simulazione, il Virtual Commissioning, la realtà virtuale e il Product Lifecycle Management (PLM) giocano un ruolo cruciale. Questi stru- menti non solo migliorano l’efficienza del processo di progettazione, ma consentono anche di ottimizzare le prestazioni, ridurre i tempi di sviluppo e garantire una maggio- re qualità del prodotto finale. Made4.0 è un centro di competenza che ha la missione di supportare le aziende manifatturiere nel processo di transizione digitale ed è in grado di supportare queste aziende e i loro progettisti a sviluppare e implemen- tare macchine con soluzioni innovative, in ottica di Industria 5.0. Digital Twin Il concetto di Digital Twin si riferisce alla creazione di una replica digitale di una macchina utensile fisica. Questo gemello digitale permette di monitorare, simulare e ottimizzare le prestazioni della macchina in tempo reale. Durante la fase di pro- gettazione anche di feature addizionali, il DigitalTwin può essere utilizzato per effet- tuare test virtuali e identificare potenziali problemi prima della costruzione fisica del prototipo o delle nuove funzionalità. Qui di seguito alcuni concetti. Creazione del modello: il primo passo consiste nella creazione di un modello 3D dettagliato della macchina utensile. Questo modello deve includere tutti i componenti mecca- nici, elettrici ed elettronici. Integrazione dei dati: il Digital Twin deve essere ali- mentato con dati provenienti da sensori e sistemi di controllo reali. Questi dati consentono di monitorare le condizioni operative della macchina e di prevedere eventuali malfunzionamenti. Simulazione e ottimizzazione: utilizzando il gemello di- gitale, è possibile simulare diversi scenari operativi e ottimizzare i parametri della macchina per migliorare le prestazioni e ridurre i consumi energetici. Simulazione La simulazione è uno strumento essenzia- le nella progettazione di macchine utensili. Essa consente di analizzare il compor- tamento della macchina sotto diverse condizioni operative senza la necessità di costruire fisicamente un prototipo. Questo approccio riduce significativamente i costi e i tempi di sviluppo. Analisi meccani- ca: la simulazione strutturale permette di valutare la resistenza dei componenti della macchina e di individuare eventuali punti deboli.Tecniche come l’analisi degli elementi finiti (FEA) sono ampiamente utilizzate a questo scopo. Analisi dina- mica: la simulazione dinamica consente di studiare il comportamento cinetico e cinematico della macchina. Questo tipo di analisi è fondamentale per ottimizzare i movimenti e ridurre le vibrazioni. Analisi termica: è importante anche analizzare la dissipazione del calore generato durante il funzionamento della macchina. La simu- lazione termica aiuta a progettare sistemi di raffreddamento efficaci. Virtual commissioning Il Virtual commissioning è una tecnica che permette di testare e convalidare i siste- mi di controllo di una macchina utensile in un ambiente virtuale prima della loro installazione fisica. Questo approccio offre numerosi vantaggi, tra cui la riduzione dei tempi di messa in servizio e l’identificazio- ne precoce di problemi. Modellazione dei sistemi di controllo: i sistemi di controllo, inclusi PLC e HMI, vengono modellati e testati in un ambiente virtuale. Questo permette di verificare la logica di controllo e l’interazione con i componenti mecca- nici. Test delle sequenze operative: le se-