{"id":5171,"date":"2021-05-19T15:12:54","date_gmt":"2021-05-19T15:12:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/?p=5171"},"modified":"2021-05-19T15:12:54","modified_gmt":"2021-05-19T15:12:54","slug":"produzione-intelligente-come-ridurre-i-costi-grazie-alla-simulazione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/2021\/05\/produzione-intelligente-come-ridurre-i-costi-grazie-alla-simulazione\/","title":{"rendered":"Produzione intelligente: come ridurre i costi grazie alla simulazione"},"content":{"rendered":"\n

L\u2019Industria 4.0<\/strong> \u00e8 stata per oltre un decennio al centro del dibattito pubblico, dettando l’agenda dei vertici di molte aziende. Diventa quindi centrale il processo di trasformazione dalla produzione organizzata in singole fasi controllate dall’uomo alla produzione connessa e digitalizzata<\/strong>. In questo scenario, le aziende sono alla ricerca di soluzioni intelligenti per aumentare la qualit\u00e0 e la produttivit\u00e0<\/strong>; Hexagon<\/a> le aiuta a digitalizzare i processi di produzione<\/strong>, collegando senza soluzione di continuit\u00e0 i dati di tutto il processo e facendo convergere il mondo reale e quello virtuale per favorire il miglioramento continuo.<\/h2>\n\n\n\n
\"L'approccio
L’approccio Smart Manufacturing crea connessioni digitali continue tra le funzioni, portando alla gestione evoluta dei processi. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

In particolare, La divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon<\/strong> fornisce soluzioni che utilizzano i dati generati dai reparti<\/strong> di progettazione e ingegneria, produzione e misura per rendere la produzione pi\u00f9 intelligente<\/strong>. Questo whitepaper<\/a> si concentra sull’area della<\/strong> progettazione e dell’ingegneria<\/strong>, che si occupa dello sviluppo e della validazione del modello virtuale di un componente fino alla sua fattibilit\u00e0. Inoltre, tratta dell’identificazione e dell’implementazione del potenziale di ottimizzazione nello sviluppo del prodotto e nel processo di produzione. Ci\u00f2 comporta un aumento della qualit\u00e0 e della produttivit\u00e0 nel processo di produzione e un risparmio sui costi lungo la catena di produzione<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\"Ripartizione
Ripartizione dei costi lungo le fasi di sviluppo prodotto (illustrazione propria, fonte: Ehrlenspiel, TU Munich). <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

A cosa sono dovuti i costi?<\/h3>\n\n\n\n

I dipartimenti di sviluppo e pianificazione della produzione sono responsabili fino al 90% dei costi del ciclo di vita di un prodotto, e questo quando un componente nemmeno ancora esiste fisicamente. \u00c8 quindi necessario prendere tutte le misure possibili all’inizio del processo per consentire una produzione affidabile, senza errori ed economica.<\/p>\n\n\n\n

L’uso di simulazioni numeriche ha un ruolo importante<\/strong> in questa fase: i test fisici di prodotti o processi sono sostituiti o affiancati da test virtuali al computer<\/strong>, il che riduce drasticamente i costi di produzione dei prototipi. Inoltre, si<\/strong> riducono i tempi di sviluppo e consegna del prodotto<\/strong> attraverso analisi e convalide sul modello virtuale, migliorando cos\u00ec la qualit\u00e0 del prodotto stesso. Per il successo delle aziende manifatturiere<\/strong>, sono decisive l’analisi virtuale di producibilit\u00e0<\/strong> e le simulazioni del processo<\/strong> di produzione prima della produzione effettiva.<\/p>\n\n\n\n

Poich\u00e9 le modifiche al prodotto o al processo di produzione sono spesso associate a un notevole impegno in termini di test e verifica, i costi possono aumentare rapidamente e smisuratamente. In pratica, grazie alla simulazione si pu\u00f2 ottenere un risparmio di circa il 50% nei costi di processo e sviluppo<\/strong>. I costi di produzione possono essere ridotti fino al 30% attraverso un migliore uso delle macchine, ottimizzazione della sequenza delle fasi produttive, un uso pi\u00f9 sostenibile dei materiali<\/strong> e una messa a punto pi\u00f9 agevole. Gli indicatori di qualit\u00e0 sono migliorati riducendo gli scarti e le rilavorazioni di oltre il 20%<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Lo sviluppo di prodotti e processi virtuali<\/h3>\n\n\n\n

Il processo di sviluppo comporta un gran numero di operazioni di simulazione. Usando strumenti specializzati per ogni singola fase, lo sviluppo pu\u00f2 essere implementato in modo efficiente e conveniente. Hexagon, con MSC Software<\/a><\/strong>, collega le discipline specialistiche che erano precedentemente gestite separatamente, dalla progettazione alla produzione fino al controllo di qualit\u00e0 finale.<\/p>\n\n\n\n

\"I
I processi secondari sono collegati tramite la gestione integrata dei dati.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

L’ingegneria del valore<\/h3>\n\n\n\n

I processi di produzione e lavorazione assorbono oltre il 90% dei costi totali del ciclo di vita di un prodotto; tuttavia, fino al 70% di questi costi sono determinati da decisioni prese all’inizio del processo di creazione del prodotto<\/strong>. Prima di effettuare investimenti significativi (strumenti, sistemi o attrezzature), \u00e8 possibile prevedere i costi dei materiali, i costi di produzione e la fattibilit\u00e0 in fase di progettazione<\/strong>. Questo processo \u00e8 noto come ingegneria del valore<\/strong>. Il software FormingSuite<\/strong> fornisce soluzioni per la valutazione iniziale della fattibilit\u00e0 e il calcolo dei costi per parti in lamiera.<\/p>\n\n\n\n

L’uso di questa soluzione software targata MSC Software nella fase iniziale dello sviluppo del prodotto permette ai progettisti di comprendere i costi i del progetto associati a materiale e produzione<\/strong>, permettendo di costruire i componenti in modo economico ed eliminando i costi derivanti dalle modifiche geometriche, identificandole in una fase iniziale di progetto. La simulazione permette, infatti, di identificare eventuali problemi di producibilit\u00e0 gi\u00e0 all’inizio del processo di progettazione<\/strong>. Questo permette al progettista di progettare correttamente il componente fin dall’inizio. I progettisti possono analizzare la fattibilit\u00e0 del componente, ottimizzare la geometria ed evitare costose modifiche di progettazione pi\u00f9 avanti nel processo di produzione.<\/p>\n\n\n\n

\"Con
Con FormingSuite, i potenziali problemi di fabbricabilit\u00e0 possono essere identificati durante la progettazione del componente.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Minimizzare il tempo di sviluppo<\/h3>\n\n\n\n

Uno degli aspetti cruciali sia prima che durante la produzione \u00e8 il tempo. Con il software di simulazione, gli ingegneri possono identificare eventuali problemi di produzione prima di iniziare la produzione stessa, e possono correggerli in fase di simulazione.<\/strong> Ci\u00f2 riduce significativamente le modifiche al processo e i cicli di cambio utensili nel processo di produzione. Inoltre, \u00e8 richiesto un numero minore di prototipi.<\/p>\n\n\n\n

Per ridurre al minimo i tempi di consegna e di sviluppo, il software Digimat <\/strong>offre un’accurata simulazione delle plastiche rinforzate con fibre. Per esempio, il tipico tempo di sviluppo di un componente che smorza le vibrazioni di un’automobile \u00e8 di circa un anno e mezzo, con le prime 16 settimane dedicate alla progettazione e allo sviluppo del processo. Per accorciare significativamente questo ciclo, il calcolo viene effettuato con Digimat.<\/p>\n\n\n\n

Il numero di modifiche al progetto pu\u00f2 essere ridotto addirittura del 70%, dato che sono gi\u00e0 disponibili risultati di simulazione molto precisi<\/strong>. Inoltre, le condizioni di lavorazione sono di essenziale importanza per il comportamento del componente, al fine di evitare stime imprecise<\/strong>. Con Digimat \u00e8 possibile effettuare in pochi minuti una simulazione estremamente precisa della struttura<\/strong> aggiungendo le informazioni derivanti da una simulazione del processo. Il funzionamento semplice del software riduce il tempo di preparazione necessario per gli ingegneri.<\/p>\n\n\n\n

Il tempo di analisi della variazione di un componente pu\u00f2 essere ridotto da una settimana a sole 15 ore, i prototipi possono essere sviluppati prima e la produzione pu\u00f2 essere molto pi\u00f9 veloce.<\/p>\n\n\n\n

\"Abbreviazione
Abbreviazione dell’analisi della variazione di un componente con Digimat. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\"Mozzi
Mozzi in alluminio, ottimizzati e sviluppati in modo virtuale, installati nell’automobile di Formula Student all’Universit\u00e0 di Paderborn. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Durata e resistenza del prodotto<\/h3>\n\n\n\n

Prevedere il cedimento e la fatica dei materiali \u00e8 uno dei compiti pi\u00f9 difficili nello sviluppo dei prodotti.<\/strong> I costi dei test fisici possono raggiungere rapidamente importi a cinque cifre e oltre. I metodi di simulazione numerica calcolano la vita utile e permettono di identificare i carichi di funzionamento sicuri.<\/strong> Inoltre, vengono esaminati gli effetti delle alte temperature, dei processi di fabbricazione e delle sollecitazioni nello stato assemblato. La simulazione permette previsioni precise della vita utile e della fatica<\/strong> sotto qualsiasi combinazione immaginabile di condizioni di carico dipendenti dal tempo o dalla frequenza.<\/p>\n\n\n\n

Caso di studio: processo di sviluppo virtuale nella costruzione di un mozzo<\/h3>\n\n\n\n

Il seguente caso di studio<\/strong> \u00e8 stato realizzato con il dell’Universit\u00e0 di Paderborn<\/strong>, e mostra l’uso di diversi strumenti di simulazione in un processo strutturato (Figura 6<\/strong>). Il compito del progetto era quello di sostituire un mozzo in alluminio prodotto con processi tradizionali di fusione e asportazione con una variante per manifattura additiva<\/strong>. Non solo la variante per manifattura additiva<\/strong> avrebbe dovuto raggiungere le stesse prestazioni del design convenzionale<\/strong>, ma si sarebbe dovuto ottenere anche una riduzione del peso del componente. La figura <\/strong>sottostante rappresenta il processo di sviluppo virtuale completo basato sul flusso di lavoro per un mozzo.<\/p>\n\n\n\n

\"1)
1) Identificazione dei casi di carico con MSC Adams (2) configurazione del modello con MSC Apex Generative Design (3) selezione dei\ncandidati idonei dopo l’ottimizzazione, (4) simulazione Simufact Additive Manufacturing con ottimizzazione dei costi, (5) analisi strutturale con MSC\nNastran (6) con MSC Adams, (7) produzione da parte dei fornitori, e (8) scansione CT e controllo qualit\u00e0 con Volume Graphics.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n