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Autodesk Moldflow il software per la simulazione plastica

La progettazione è il cuore pulsante dell’innovazione: abbraccia la produzione simulata in ogni minimo dettaglio, mirando a un prodotto della migliore qualità, ottenuto al minor costo e nel minor tempo possibili.

Oggi è necessario progettare sin dalla fase di concept un prodotto configurabile, ingegnerizzato in ogni dettaglio: dall’analisi del comportamento durante lo stampaggio dei materiali più innovativi (i compositi), alla stesura di un layout 3D per simulare il ciclo produttivo e individuare così strategie di lean manufacturing. Questo approccio – spiega Giuseppe Donanzan, Chief Executive Officer di Prisma Tech – è cruciale nell’ottica dell’industria 4.0. Aziende di primo piano come BTicino, uno dei nostri clienti, ne dimostrano l’efficacia. Inoltre, in tema di ottimizzazione produttiva non si può trascurare il ruolo del design generativo e dell’additive manufacturing. Questi permettono di creare forme molto funzionali non producibili con tecnologie tradizionali.

Dal Concept alla Lean Manufacturing

Prisma Tech – prosegue Donanzan – nasce nel 2004 per la distribuzione del software CAD 3D Inventor di Autodesk, con la creazione di una divisione commerciale affiancata dal solido team del personale tecnico acquisito come ramo d’Azienda dal Gruppo Prisma. Ad Inventor abbiamo da subito associato come prodotto PDM il software tedesco Compass, poi acquisito da Autodesk nel 2016.
La nostra specializzazione nell’industrial machinery, ovvero nel design 3D e nella gestione PDM/PLM, si è ampliata ulteriormente con l’aggiunta nel nostro portafoglio prodotti di Autodesk Alias.
Questo è il software più diffuso nei centri stile auto e nelle aziende di prodotti consumer di alto profilo estetico, come i brand di elettrodomestici De Longhi, Electrolux ed altri.
In parallelo abbiamo scelto di proporre un supporto indispensabile alla progettazione, siglando una partnership con Stratasys per commercializzare le sue soluzioni di 3D printing, oggi evolute in strumenti di additive manufacturing per la realizzazione di: prototipi, prodotti, attrezzature e stampi. L’area del making si è affiancata al design nel 2009 con Autodesk Moldflow, il prodotto best-in-class nell’ambito nella simulazione dello stampaggio di materie plastiche, e, oggi, la nostra proposta all’avanguardia è Netfabb: la recente soluzione di Autodesk per l’ottimizzazione delle lavorazioni di additive manufacturing.

Una ricca casistica di materiali e tecnologie

Moldflow – sottolinea Michele Segato, Simulation Application Engineer- è sostanzialmente una pressa virtuale: permette di anticipare e risolvere problematiche di processo che in fase di set-up stampo comporterebbero costosi ritardi produttivi o non potrebbero più essere evitate.

Il software è compatibile con qualsiasi formato CAD e supporta la simulazione dello stampaggio a iniezione in tutte le sue varianti tecnologiche: dallo svuotamento gas al sistema MuCell, dall’inietto-compressione allo stampaggio con tecnologia di termoregolazione heat and cool. Nato per lo stampaggio a iniezione dei termoplastici, gestisce anche i materiali termoindurenti, gomme, siliconi e materiali compositi. Con l’integrazione in Moldflow di Helius PFA, software specializzato nella simulazione di materiali rinforzati con fibra continua di carbonio per il mercato aerospaziale e navale (acquisito da Autodesk) è possibile effettuare un’analisi strutturale tenendo conto delle reali proprietà del polimero caricato, valutando stress residui da stampaggio, orientamento della fibra e resistenza delle linee di giunzione.
Le analisi non lineari elaborate con i software Nastran In-Cad, Ansys o Abaqus, scelti secondo i diversi settori di applicazione, simulano risultati molto vicini alla realtà fino a prevedere la rottura di una parte o di un prodotto, riducendo il numero di prototipi e abbreviando il tempo delle modiche necessarie nella messa a punto di un progetto. La simulazione aiuta inoltre a scegliere la tecnologia ottimale in funzione del componente, valutando la possibilità di soluzioni innovative.

Chance Mature dall’AM

Il mondo additivo è sempre più vicino allo stampaggio tradizionale perché i suoi costi si stanno riducendo, osserva Donanzan. Ai nostri clienti proponiamo soprattutto le Design Series di Stratasys, macchine da prototipazione per verifiche funzionali ed estetiche che lavorano con materiali simili all’ABS.

Con i sistemi Connex è possibile realizzare stampi con materiali particolari, mentre i modelli Fortus hanno aree di costruzione importanti per produrre in un unico pezzo componenti di dimensioni notevoli come, per esempio, il telaio di una bicicletta. E’ in arrivo anche la tecnologia additiva a metallo di Stratasys. Gli inserti con canali conformati, realizzati con additive manufacturing, sono molto diffusi in una certa tipologia di stampi. Per piccoli lotti e campionature di pezzi, da produrre con il materiale definitivo, è conveniente l’impiego di uno stampo additivo. Ma la grossa novità nell’additivo è rappresentata da un software di ottimizzazione e preparazione dei prototipi per la stampa 3D: Autodesk Netfabb. Con questa tecnologia è possibile calibrare gli spessori e progettare le strutture portanti di un prodotto in funzione dei carichi meccanici ‘svuotandolo’ del materiale non necessario e risparmiando sui costi: è il caso applicativo di un cliente che ha realizzato pinze per la manipolazione di componenti auto. Inoltre, il software simula la stampa 3D di particolari metallici, individuando possibili difettosità, deformazioni e stress residui.

Comprendere e gestire il Design Generativo

All’interno di Fusion 360, la piattaforma cloud di Autodesk per la modellazione 3D, la scelta della strategia produttiva è guidata dall’ottimizzazione sulla base dei vincoli di design intrinseci al componente e alla sua funzionalità. La necessità di resistere a carichi applicati in punti precisi detta spessori e strutture e di conseguenza determina l’opportunità di produrre il pezzo tramite stampaggio a iniezione, con tecnologia additiva o sottrattiva.

Il contributo del design generativo – spiega Riccardo Moi, Simulation Sales Specialist – che manifesta al meglio le chance dell’additive manufacturing (ricco di analogie con la formazione degli organismi viventi) sarà presto integrato nei software di progettazione e sarà accolto dai progettisti come un nuovo paradigma che prevede tempi di elaborazione e schemi mentali necessariamente diversi da quelli standard. Il progetto Dream Catcher di Autodesk si basa sull’ottimizzazione delle forme guidate dall’analisi FEM ma anche su un’intelligenza artificiale elaborata sulle forme naturali e che dunque attinge a tutte le tecnologie di design per delineare il processo produttivo ottimale. I software di progettazione, ormai maturi nella capacità di realizzare oggetti con estetica di alto profilo, saranno presto in grado di indicare anche la strategia più efficace per produrli.

Preparare il futuro

Il business model scelto da Autodesk – conclude Donanzan – propone prodotti tramite un canone di abbonamento anziché con licenze perpetue. In questo modo, il cliente che acquista la licenza base della Product Design Collection e può disporre, accanto agli strumenti di modellazione 3D, di una soluzione di simulazione come Nastran In-Cad che tutti possono imparare a utilizzare per anticipare la simulazione sin dalle prime fasi della progettazione, migliorando la qualità del prodotto e la velocità del processo. Il tema dell’industria 4.0 è un’opportunità preziosa per le aziende italiane, forti nella realizzazione di prodotti personalizzati e accurati sul piano della manifattura, che possono mantenere questa specializzazione e sostenere la concorrenza internazionale, pianificando molto bene la progettazione per conciliare qualità elevata e time-to-market competitivo.
Una parte importante della nostra attività è dedicata alla formazione dei giovani designer sui temi della simulazione e del generative design. Collaboriamo con diverse Università del Paese per preparare personale qualificato e promuovere l’innovazione. Un progetto di cui siamo particolarmente orgogliosi è quello in corso con l’Università di Padova. All’interno della quale troviamo un laboratorio specializzato in processi di microstampaggio delle materie plastiche che sta per essere completato con l’additive manufacturing. Abbiamo già installato 5 macchine per stampa 3D e stiamo sperimentando lo stampaggio a iniezione di materiale definitivo per piccoli lotti produttivi condotto con stampi additivi, in tecnologia Polyjet.

Articolo tratto dall’edizione di aprile della rivista PLAST DESIGN (pagine 44-48)

Colmar alla fiera di Monaco

Abbiamo partecipato alla più importante Fiera di abbigliamento sportivo: l’ISPO di Monaco. Abbiamo implementato, presso lo stand del nostro cliente Colmar, una stazione dedicata alla Realtà Virtuale per permettere ai clienti di visualizzare capi della nuova collezione non presenti nello stand.

Che cosa sta cambiando il mondo della moda?

Il mondo della moda sta cambiando, le nuove tecnologie sono diventate fondamentali per le aziende che vogliono crescere e innovarsi. I potenti software che il mercato mette a disposizione oggi permettono di creare avatar e capi virtuali quasi identici agli originali. La modella virtuale Shudu ne è la prova.

Questo avatar è stato creato da Cameron James Wilson, fotografo Inglese appassionato di tecnologia 3D.  Cameron ha intrapreso questo esperimento da solo, racchiudendo in Shudu tutte le caratteristiche che cercava in una donna. L’ispirazione è arrivata da una tribù del Sudafrica incontrata durante un viaggio. Shudu non è solamente un esercizio 3D quindi, ma anche un tentativo di ridefinire il modello standard di bellezza che siamo abituati a vedere sul web. È un personaggio di fantasia che rappresenta un messaggio di uguaglianza per il mondo reale.

I software utilizzati per la creazione degli avatar

Ma con che software è stata realizzata Shudu? Daz 3D, per la creazione di corpo e viso, e Clo 3D per il design di capi di abbigliamento virtuali.

DAZ 3D consente di: dar vita a personaggi e ambienti e produrre animazioni digitali. Artisti e  Designer possono raccontare la loro storia utilizzando un unico set di strumenti creativi e intuitivi. Modellare, animare e visualizzare in 3D non è mai stato così semplice.

Clo è uno strumento dedicato ai designer. Offre un valido aiuto per creare collezioni 3D in modo facile e intuitivo, e dimezzare i tempi di creazione. Il potente motore di rendering permette di generare una vastissima quantità di look con innumerevoli strati e dettagli: dalla semplice camicia alla complessa giacca tecnica da esterni. Clo non si limita al design di abbigliamento ma consente di creare anche cappelli, borse, costumi, imbottiture di poltrone, letti e divani. Grazie a questo innovativo software è quindi possibile: disegnare in modo semplice e intuitivo i capi che verranno poi cuciti dal software sull’avatar; simulare i movimenti del tessuto grazie alla gravità; creare sfilate virtuali e disporre i capi 3D a proprio piacimento e su qualsiasi superficie per pubblicità o mood board.

Il fast fashion è una realtà ormai consolidata: il consumatore è sempre più esigente e propenso al cambiamento. C’è quindi il bisogno di soddisfare i gusti e le richieste degli utenti in breve tempo.

Con i metodi tradizionali questo non è possibile. Sono necessarie varie prove prima di arrivare al capo finale. Grazie al software Clo è possibile creare lo stesso prototipo in più varianti e raccogliere feedback tramite sondaggi web prima della produzione del capo. I modelli virtuali possono anche essere utilizzati nei digital book o nell’e-commerce aziendale e possono essere quindi sostituiti alle fotografie tradizionali.

Il mondo della moda guarda costantemente al futuro. Queste nuove soluzioni, grazie alla semplicità di utilizzo, sono alla portata di tutte le aziende che vogliono innovarsi e ridurre costi e tempi di sviluppo per competere in un mercato innovativo.

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Horacio Pagani, il Michelangelo del carbonio che ha rivoluzionato il settore

Il progetto Fabbrica 4.0 al via

Stiamo vivendo la quarta rivoluzione industriale, ovvero la trasformazione digitale dei processi di sviluppo prodotto. Questa evoluzione tecnologica consentirà alle aziende di gestire reti globali di macchinari e strutture produttive, in grado di scambiarsi informazioni in totale autonomia. In questo modo i processi industriali, l’impiego dei materiali e il dispendio energetico saranno ottimizzati. I processi produttivi flessibili e versatili potranno soddisfare le richieste individuali dei clienti e convertire rapidamente la produzione con un ritorno degli investimenti in tempi rapidi. Le fabbriche digitali porteranno ad una produzione industriale del tutto automatizzata e interconnessa.

Per incentivare questo sviluppo, il 21 settembre 2016 è stato varato dal presidente del consiglio Matteo Renzi e dal ministro dello sviluppo economico Carlo Calenda, il piano del governo per l’industria 4.0, contenuto all’interno della legge di bilancio 2017.

Il piano punta a mobilitare:

• 10 miliardi di euro in investimenti privati aggiuntivi
• 11,3 miliardi di euro per spesa privata in ricerca, sviluppo e innovazione
• 2,6 miliardi di euro per gli investimenti privati early stage

Il programma si basa su quattro direttrici strategiche:

1. investire nell’adozione delle tecnologie abilitanti l’industria 4.0 e aumentare le spese in ricerca e sviluppo
2. assicurare infrastrutture di rete adeguate, garantire la sicurezza e la protezione di dati
3. creare competenze e stimolare la ricerca mediante percorsi formativi ad hoc
4. diffondere la conoscenza, il potenziale e le applicazioni delle tecnologie Industria 4.0 e garantire una governance pubblico-privata per il raggiungimento degli obiettivi prefissati

Ecco le agevolazioni messe a disposizione in ottica 4.0, di cui le aziende possono usufruire per rispondere alle esigenze emergenti:

• Iper e Super ammortamento: mirati a supportare e incentivare le imprese che investono in beni strumentali nuovi e in beni materiali (hardware) e immateriali (software e sistemi IT) acquistati o in leasing, funzionali alla trasformazione tecnologica e digitale dei processi produttivi. L’iper-ammortamento permette di ammortizzare al 250% la quota tradizionale di ammortamento. Il Super-ammortamento consente di estinguere il 130% della quota standard di ammortamento.
  Queste agevolazioni si rivolgono a tutti i soggetti titolari di reddito d’impresa con sede fiscale in Italia, incluse le stabili organizzazioni di imprese residenti all’estero, indipendentemente dalla forma giuridica, dalla dimensione aziendale e dal settore economico in cui operano. Si può accedere in maniera automatica in fase di redazione di bilancio e tramite autocertificazione. Il diritto al beneficio fiscale matura qualora l’ordine e il pagamento di almeno il 20% di anticipo siano effettuati entro il 31 dicembre 2018 e la consegna del bene avvenga entro: il 30 luglio 2019 per quanto riguarda il SUPER ammortamento e il 31 dicembre 2019 per l’IPER ammortamento. Per gli investimenti in Iper-ammortamento superiori a 500.000 euro per singolo bene, è necessaria una perizia tecnica giurata da parte di un perito o ingegnere iscritti nei rispettivi albi professionali, attestante che il bene possiede caratteristiche tecniche tali da includerli nell’agevolazione (ACCREDIA è l’ente unico di certificazione previsto dallo Stato Italiano).

• Legge Sabatini: punta a sostenere le imprese che chiedono finanziamenti bancari per investimenti in nuovi beni strumentali, macchinari, impianti, attrezzature di fabbrica a uso produttivo e tecnologie digitali (hardware e software). Garantisce un contributo a parziale copertura degli interessi pagati all’istituto di credito su finanziamenti bancari d’importo. Permette quindi di recuperare la quota di interessi di leasing pagati alla finanziaria e/o banca in questione.

• Credito di Imposta R&S: prevede agevolazioni fino al 40% dei costi spesi per ricerca e sviluppo (strumenti e attrezzature di laboratorio, contratti di ricerca con enti e università, brevetti e marchi, servizi di consulenza e formazione) e per tutto il personale interno coinvolto (non solo chi è in possesso di laurea) a partire dal periodo successivo al 31 dicembre 2017. Tutte le aziende che spendono in un anno almeno 30.000 euro in attività di ricerca e sviluppo possono fruire dell’agevolazione sotto forma di credito d’imposta dell’anno successivo. Il contributo spetta per ciascuna annualità fino al 2020 incluso. L’incentivo è riconosciuto, fino ad un importo massimo annuale di 300 mila euro per ciascuna impresa beneficiaria, per gli interventi formativi pattuiti attraverso contratti collettivi aziendali o territoriali.

Il potere delle nuove tecnologie, insieme alla forte struttura industriale e alla creatività italiana costituisce la base per effettuare il salto di qualità che porterà le aziende (di piccole e grandi dimensioni) a crescere e ad innovarsi.

Leggi il documento ufficiale rilasciato dal Governo per informazioni più dettagliate!

Il laboratorio di ricerca a servizio delle aziende

Un vecchio edificio di archeologia industriale, un laboratorio universitario sperimentale che sembra, in tutto e per tutto, una fabbrica. Tirata a lucido. Siamo alle porte di Rovigo  e questo è un centro unico in Italia: Te.Si, laboratorio del dipartimento di ingegneria industriale dell’Università di Padova, è il tempio della ricerca manifatturiera. Micro e macro. All’ingresso, oltre allo stemma del Bo campeggiano i loghi di oltre cento partner industriali. Si va dalla Ferrari e dalla Volkswagen, dalla Luxottica alla Nikon, dalla Zeiss alla Magneti Marelli. Colossi dell’industria mondiale che si affidano al centro diretto dal Professor Paolo Bariani per risolvere insieme i loro problemi produttivi, sperimentando e applicando nuovi processi e componenti.
Su mille metri quadrati occupati dall’edificio nemmeno un quarto è adibito a uffici: il resto ospita tomografi, stampanti 3D, un laboratorio metrologico unico in Italia e tutto quello che serve per la prototipazione virtuale e l’ottimizzazione di prodotto e processo, la risoluzione di problemi tecnologici, la microfabbricazione, lo studio e la sperimentazione di processi e sistemi produttivi innovativi.

Più di dieci milioni di euro tra macchinari e impianti nelle mani di professori, ricercatori, dottorandi e studenti. Che fanno spola l’Università e le fabbriche per risolvere problemi che rappresentano le sfide della manifattura del futuro.

Ad esempio – spiegano il professor Bariani, docente del dipartimento di Ingegneria Industriale, e la collega Stefania Bruschi – stiamo studiando per il centro di ricerche Fiat lo stampaggio a caldo delle scocche in alluminio che consentano, rispetto alle tradizionali in acciaio, di conseguire un sostanziale risparmio di peso in ogni auto garantendo allo stesso tempo una maggiore resistenza e sicurezza.

Dal macro, all’interno dello stesso laboratorio, si passa al micro e al biomedicale con un progetto condotto con la Silicon Biosystems di Bologna.

Stiamo studiando lo stampaggio di materie plastiche con iniezione di polimero fuso in uno stampo dalle caratteristiche nanometriche per la realizzazione di un filtro per cellule del sangue. Ora sono fatti in silicio e la realizzazione in polimero consentirebbe un notevole risparmio.

Si tratta di un componente minuscolo, difficile da tenere tra due dita che necessita di striature invisibili a occhio nudo. Un progetto simile, finanziato dal Ministero della Salute, punta alla realizzazione di scaffold bioriassorbibili che consentano la differenziazione di cellule staminali.

Superfici nano strutturate del diametro di duecento nanometri, per accelerare, ad esempio, il tempo di calcificazione di una grave frattura, spiega il ricercatore Giovanni Lucchetta.

L’area delle stampanti 3D pare la più gettonata dagli studenti:

l’addittive manufacturing abbinata ai sistemi di prototipazione rapida – continua Bariani – è un settore molto importante da sviluppare per gli ingegneri del futuro ai quali offriamo la possibilità di progettare e realizzare subito il proprio componente o prodotto.

Affrontando sfide sempre più estreme nell’utilizzo dei materiali come la fabbricazione additiva mediante polveri metalliche che sono sinterizzate via laser potendo variare da strato a strato la composizione e la densità del materiale depositato.

Come si fa ad attirare l’industria all’interno dei laboratori universitari?

Il segreto del nostro successo – spiega Bariani – è quello di offrire all’industria manifatturiera un servizio integrato. La fortuna di questo laboratorio è quella di poter combinare una serie di competenze nel precision manufacturing: competenze in ambito meccanico, nella lavorazione degli stampi, spesso nel settore micro, e poi la capacità di misurare sia stampi che componenti, la competenza nel progettare e impostare il processo produttivo.

Tanto che alcune aziende hanno iniziato a cedere i macchinari in comodato d’uso: in questo modo Te.Si non solo sperimenta le vere potenzialità della macchina ma di fatto diventa uno show-room avveniristico per dimostrarne tutte le caratteristiche. Un’altra peculiarità è quella di non costare un euro alle casse dell’Ateneo. Te.Si ha un bilancio che ha entrate composte per un 30 per cento di progetti di ricerca europei e un 50 per cento di commesse di ricerca da privati, e il resto dei progetti finanziati da enti pubblici nazionali (questi ultimi sempre più marginali).

Le ventidue persone che compongono il team fanno spola tra Padova e Rovigo e le fabbriche di mezza Europa. Molti, tra gli studenti che si sono laureati o dottorati qui, trovano subito lavoro nei centri di ricerca privati in Italia e all’estero.

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Articolo di Luca Barbieri per il Corriere Innovazione