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luglio/agosto 2013
Strategie
Modellazione topologica.
Quando fare ottimiz-
zazione e simulazione? La questione si gioca tra
l’ottimizzare una soluzione già scelta, oppure otti-
mizzare il risultato a priori, prima di operare la scelta.
“Parliamo in questo caso di ottimizzazione topolo-
gica - spiega Umberto Cugini, professore ordinario
al Politecnico di Milano - tradizionalmente si fa un
modello CAD, vi si applicano le dovute analisi e se
qualcosa non funziona si torna indietro e in loop si
ottimizza la soluzione scelta giocando in certi range
di valore. È un modo di procedere limitato, che gira
su una scelta morfologica considerata come migliore
perché impiega un cinematismo che è sempre stato
considerato il meglio, e quindi si ottimizza quello
senza mettere in discussione la soluzione stessa”.
L’ottimizzazione topologica avviene con strumenti
disponibili sul mercato già da una quindicina di anni,
ma ancora poco spinti dai vendor, e impiega gli stessi
principi, ma a monte: i vincoli vengono inseriti prima,
ad esempio i punti di applicazione e di scarico delle
forze e lo spazio a disposizione. Questi ottimizzatori
multifunzione propongono una struttura, sulla quale
poi andare a fare il CAD, che una volta ottimizzato
darà l’ottimo assoluto per quel problema posto.
“Questo comporta un cambio totale di paradigma -
continua il professore - perché non si progetta va-
riando i parametri dimensionali di una soluzione già
scelta, ma muovendosi nello spazio delle soluzioni
giocando con i vincoli che si hanno e con le condi-
zioni al contorno. Il progettista tende ad andare sul
sicuro, non avendo più tempo per sperimentare, ma
questo diventa un forte vincolo all’innovatività. E
oggi le aziende devono combattere con realtà che
usano queste tecniche già in maniera estensiva, nei
settori aeronautico, aerospace, automobilistico, pro-
ponendo soluzioni innovative ogni anno”.
&
I
mprese
M
ercato
Inchiesta
Simulazione multifisica e modelli funzionali.
La simulazione avviene spesso con sistemi FEM mo-
nophysics, anche molto tecnologici, ma applicati in
sequenza per ottimizzare il prodotto sotto i diversi
aspetti, e ogni modello ottimizzato fa riferimento solo
a una specifica geometria. Da tempo esistono però
anche sistemi nativamente multiphysics, che generano
un modello comune in grado di simulare e soddisfare
tutte le diverse esigenze contemporaneamente, senza
richiedere continue ritraduzioni del modello. Un tipo
di modellazione funzionale serve infine all’integrazione
tra le diverse discipline, definendo i comportamenti in
termini di equazioni: “La meccanica è sempre passata
da un prototipo fisico statico iniziale, di pura geome-
tria, a un modello per la verifica funzionale - dice Cugini
- dove però se qualcosa non quadra bisogna tornare a
monte. Al progettista servono strumenti per tradurre
comportamenti in termini percettivi precisi e codifi-
cabili, ancor più quando ciò che conta è l’esperienza
che fa l’utente. Modelica è la standardizzazione open
source di un linguaggio per descrivere modelli funzio-
nali: che sia il modello di un sistema di controllo, di
un circuito elettrico o di una soluzione software, usa
sempre blocchi e connessioni, sotto i quali ci sono equa-
zioni e sistemi di equazioni. Tutto finisce nel MatLab
che risolve il sistema che ne deriva. In tal modo, tutti i
modellatori funzionali, ognuno specialista nel proprio
settore, producono la descrizione del loro modello tra-
dotta in equazioni, che sono il collante che connette la
parte di controllo, la parte di dinamica, la parte chimica,
la parte termica, quella di fluidodinamica, per simulare
il comportamento del sistema globale”.
Ma vediamo nello specifico alcune soluzioni che por-
tano integrazione nell’ufficio tecnico 3.0 proposte da
tre vendor, Siemens PLM Software, Festo e Rockwell
Automation.
Mechatronics Concept Designer è la soluzione della piattaforma
NX Cad di Siemens PLM Software.
