e11c209b0f0249a5a8f48b7ca2915525

Progettazione meccanica: quando non puoi farne a meno

Tue, 04 Jul 2023 15:30:05 GMT

La progettazione meccanica svolge un ruolo cruciale nello sviluppo di nuove tecnologie, nella creazione di prodotti affidabili e sicuri, ma non solo in fase di creazione, anche quando occorre ottimizzare, in termini tecnici o ai fini del ciclo produttivo o per un rilancio sul mercato.

Cos'è la progettazione meccanica

La progettazione meccanica è una disciplina ingegneristica dedicata alla creazione e allo sviluppo di componenti, prodotti, macchine e sistemi definiti in gergo tecnico “meccanici”. Per i non addetti ai lavori il termine “meccanico” risulta spesso di difficile comprensione; mentre è ben chiaro cosa fa l’ingegneria civile, sembra essere non comune a tutti la terminologia “meccanica”. Si tratta di un’area dell’ingegneria fondamentale per una vasta gamma di prodotti che richiedono il controllo delle forze e delle energie meccaniche, talvolta accompagnati anche da cinematismi. Componenti e sistemi, dunque, che devono reggere carichi statici o dinamici durante il proprio ciclo di vita, per più svariate applicazioni.

Tra le applicazioni rientrano i settori industriale, aerospaziale e nautico. In particolare:

Industriale - progettazione di macchine e apparecchiature utilizzate nell'industria manifatturiera e in altri settori industriali.

Aerospaziale - progettazione di componenti e strutture per aeromobili, lanciatori, lander e veicoli spaziali.

Nautico - progettazione di componenti e strutture per imbarcazioni e sistemi fluidodinamici

I servizi della progettazione meccanica

La progettazione meccanica è un processo dinamico che porta allo sviluppo o ottimizzazione di un prodotto attraverso step iterativi, a partire dall’analisi dei requisiti tecnici da implementare e soddisfare. All’interno del processo rientrano disegni tecnici dettagliati , modelli 3D , analisi strutturali e termiche atte a definire resistenza e stabilità, simulazioni di comportamento meccanico e altro ancora.

Per portare avanti la progettazione, gli ingegneri considerano diversi layout, materiali e tolleranze, ma anche altri aspetti non propriamente tecnici quali costi ed ergonomia, affinché il prodotto progettato sia efficiente e soddisfi le esigenze del cliente o dell'utente finale .

Ma come già affermato, la progettazione meccanica non serve solo in fase di sviluppo, ma anche in fase di re-design , ossia nella riprogettazione di componenti e di sistemi al fine di ottimizzarne le prestazioni.

A chi serve

La progettazione meccanica è un' attività fondamentale nel campo dell'ingegneria e dell'industria manifatturiera, ma è necessaria anche nelle realtà più piccole, come MPMI, ditte individuali, start-up, per portare avanti il processo di sviluppo e ottenere un prodotto finale funzionante, robusto, in grado di resistere agli sforzi e alle sollecitazioni previste.

Nel caso di start-up, per ridurre i costi talvolta si può essere tentati dal progettare il prodotto in autonomia (avendolo ideato… ), ma rivolgersi a dei professionisti è fondamentale , soprattutto nella fase iniziale dei lavori! Una buona progettazione meccanica può aiutare, infatti, a ridurre i costi di produzione e l’assemblaggio dei prodotti, evitando sprechi di materiali e semplificando i processi di produzione.

Se ti è piaciuto questo articolo puoi condividerlo!

Prototipazione rapida

Mon, 26 Jun 2023 15:02:44 GMT

Cos'è la prototipazione rapida

Se provate a interrogare Chat GPT circa la definizione di “ prototipazione rapida ”, molto probabilmente vi dirà che si tratta di un processo che consente di creare rapidamente modelli fisici o digitali di un prodotto o un componente, al fine di valutarne l'aspetto, le funzionalità e la fattibilità prima di avviare la produzione in serie.

Se state leggendo qui, è perché molto probabilmente vi interessa, piuttosto, conoscere il parere di un ingegnere che lavora nel settore.

Certamente la prototipazione rapida è un processo che consente di creare modelli di un prodotto al fine di valutarne determinati aspetti, che è poi la definizione stessa di “prototipazione”, con tempistiche notevolmente accorciate rispetto alla prototipazione tradizionale, ma con una durata del processo influenzata da svariati fattori .

Per cui, non fatevi ingannare dalla terminologia, non aspettatevi prodotti istantanei all’unisono!

Definirla prototipazione “accelerata” o "efficiente" avrebbe avuto un effetto meno impattante, seppur maggiormente attinente a quello che è nella realtà dei fatti, ma non neghiamo che in alcuni casi i prodotti possano essere ottenuti quasi istantaneamente, come nel caso di geometrie semplici, dimensioni ridotte e dettagli non troppo accurati o complessi.

La durata del processo di realizzazione del prodotto, o del componente, è determinata anche dalla tipologia di materiali adottati, dalla complessità del prodotto da realizzare e, non per ultima, dalla qualità dei macchinari.

Il termine “prototipazione rapida” è molto spesso associato al processo di stampa 3D , che consente di creare rapidamente modelli fisici tridimensionali utilizzando dati digitali. E, in effetti, la stampa 3D ha raggiunto una notevole evoluzione , partendo da comuni “plastiche” si è giunti alla realizzazione di componenti complessi e fatti di materiali altamente performanti.

In alcuni casi, infatti, soprattutto dove sono necessarie geometrie complesse, difficilmente ottenibili con metodologie tradizionali, la stampa 3D viene impiegata nei processi di produzione vera e propria.

È questo il caso di componenti altamente performanti, dove è richiesta massima precisione, e destinati a lavorare in ambienti in condizioni spinte, tra cui: componenti dei razzi nelle camere di combustione, componenti ad alta pressione, alettoni delle auto da corsa.

Esiste solo la stampa 3D?

Tuttavia, la prototipazione rapida è un processo che può essere portato avanti anche con tecniche più tradizionali , ma non per questo meno importanti o efficaci (non tutto può essere realizzato con una stampante 3D…), come il taglio laser o le macchine a Controllo Numerico Computerizzato (CNC).

Ma non solo, perché la prototipazione rapida si ottiene anche attraverso la digitalizzazione, ossia attraverso modelli digitali che possano consentire di fare valutazioni tecniche ancora prima di poter toccare con mano l’oggetto fisico, visualizzandolo e valutandolo da diverse prospettive.

Tutti gli step che possano accorciare il processo di prototipazione, nella fase di sviluppo di un prodotto, sono utili al fine dello scopo. Un modello digitale ben dettagliato può consentire di valutare anche la funzionalità del prodotto, soprattutto laddove siano presenti interfacce e cinematismi. Attraverso i modelli matematici, le analisi strutturali e funzionali si può giungere ad una prototipazione sempre più accurata, evitando step inutili, ripetitivi e l’accumularsi di errori.

Effettuare una corretta prototipazione, ti aiuterà ad ottenere diversi benefici, ma come fare a non inciampare negli errori? Affidandoti ai professionisti.

Tra i benefici della prototipazione rapida rientrano sicuramente la riduzione dei tempi e dei costi complessivi dello sviluppo di un prodotto/componente, ma anche l’opportunità, da non sottovalutare, di comunicazione e condivisione delle idee con il team interno all’azienda, nonché con i clienti o gli eventuali investitori con i quali si desidera interloquire.

Se ti è piaciuto questo articolo, puoi condividerlo sulle nostre pagine social:

Analisi agli elementi finiti

Tue, 20 Dec 2022 21:10:56 GMT

Il calcolo agli elementi finiti è un laboratorio virtuale.

L’analisi agli elementi finiti, meglio nota con l’acronimo inglese FEM ( Finite Element Model ), può essere intesa come una sorta di laboratorio virtuale. Con questa metodologia è, infatti, possibile analizzare varie configurazioni strutturali e simulare soluzioni meccaniche ancor prima di realizzarle .

Le analisi in campo ingegneristico richiedono simulazioni avanzate che consentano di studiare il comportamento di strutture sia semplici che complesse, tendendo conto di eventuali disomogeneità, di dimensioni piccole ma anche molto grandi, ed è quello che la metodologia agli elementi finiti consente di fare, ossia ottenere informazioni circa fatica, stress meccanico, grandezze elettromeccaniche, gradienti termici, etc.

Si tratta della struttura di componenti o di sistemi, di prodotti complessi come ad esempio quelli progettati in ambito aerospaziale, che richiedono materiali altamente performanti, range di lavoro estremi ed elevati margini di sicurezza nella progettazione.

Si parte rappresentando la geometria del componente con software CAD ( Computer Aided Design ) per poi importarla, nella sua forma più elementare o con dettagli annessi, sul software di pre-processing , ossia il software necessario agli ingegneri per creare il modello per l’analisi agli elementi finiti ( processing ).

Partendo dalla geometria di base, la si ricostruisce tramite gli elementi FEM , messi in collegamento da nodi alle estremità; elementi unidimensionali, bidimensionali come elementi triangolari o quadrangolari, oppure elementi tridimensionali definiti “solidi”. La geometria così ottenuta prende il nome di “ mesh ” e può essere più o meno accurata in base alla densità di elementi utilizzati.

Immaginiamo di voler rappresentare una linea curva con elementi rettilinei : più piccoli sono gli elementi, più corti, e maggiore sarà il numero necessario a rappresentare la curva, ma al contempo maggiore sarà la sua accuratezza di rappresentazione. Allo stesso modo, con una mesh più fitta si riesce a rappresentare meglio la geometria della struttura da analizzare.

In realtà, ai fini della qualità dei risultati ottenuti tramite il calcolo agli elementi finiti, concorrono anche altri fattori a determinare il grado di accuratezza della mesh.

Una volta definita la mesh, ad ogni elemento va assegnata una proprietà, che ne definisce il comportamento, e il tipo di materiale. In base al software di calcolo che si utilizza si hanno a disposizione una serie di proprietà e di materiali da poter personalizzare con le caratteristiche del materiale con cui s’intende realizzare il componente.

Questa fase è di fondamentale importanza per avere un risultato veramente rispondente al campione reale.

Seguono a questo punto i vincoli , impostati come gradi di libertà, espressi i termini di traslazioni o di rotazioni degli elementi. Esempio: se devo simulare il comportamento di una porta, dovrò stare bene attenta ad impostare la rotazione sui cardini!

Infine, si procede con definire i carichi a cui andrà soggetto il componente in fase di esercizio e non: nella progettazione di un serbatoio per razzi, ad esempio, non posso certamente omettere la pressione esercitata dal combustibile sulle pareti del serbatoio, così come devo tener conto delle varie accelerazioni.

Attraverso il calcoli agli elementi finiti si possono agevolmente individuare punti critici o deboli delle strutture, stati di sollecitazione e deformazione, eccesso o difetto di materiale, buona o cattiva distribuzione delle masse, punti di rottura.

Come impostare l'analisi e la richiesta degli output

Terminata la fase di pre-processing, si procede quindi con la scelta della tipologia di analisi agli elementi finiti che si intende eseguire (lineare, non lineare, esplicita, modale, etc. etc.) e con la richiesta dei risultati d'interesse. Ebbene sì, non è sufficiente richiedere un “ALL” per disporre di tutti i risultati che si desidera. È importante tenere conto del fatto che la complessità e la durata del calcolo sono influenzati sia dalla tipologia di mesh che dalla richiesta di output.

Una mesh molto fitta, anche se ben rappresentante la geometria reale, può portare a tempi di calcolo molto lunghi , pertanto è opportuno ponderare bene la scelta della tipologia di mesh che si intende ottenere: una mesh di densità media con infittimento nei punti critici è probabilmente da preferire ad una omogena e molto fitta.

Considerazioni queste che solo l’ingegnere progettista è in grado di valutare, caso per caso, motivo per cui è impensabile utilizzare i software di analisi agli elementi finiti senza l’opportuna formazione e competenza .

Anche i risultati devono essere letti e interpretati nella maniera corretta, ricordando sempre che il software è a nostra disposizione, non viceversa, e che la qualità dei risultati ottenuti dipende dalle scelte e dalle impostazioni adottate in fase di pre-processing .

Riprendendo quanto già affermato, l’analisi FEM può essere intesa come un laboratorio virtuale, in cui progettare e verificare in anticipo nuove idee o ottimizzare soluzioni già in uso.

Scopri qui cosa possiamo fare per te

Contattaci per ulteriori informazioni compilando il form:

Perché dovresti fare un trade-off

Fri, 09 Dec 2022 17:22:40 GMT

Cosa si intende per trade-off in ingegneria e quando è necessario

Fare un trade-off in ingegneria significa portare avanti un'analisi di confronto fra più modelli o concept , al fine di selezionare la soluzione migliore .

Soluzione migliore intesa come quella maggiormente rispondente ai tuoi requisiti. Di quali requisiti stiamo parlando? Certamente dei requisiti che descrivono il prodotto da sviluppare , sia in termini di funzionalità a livello ingegneristico, ma anche di capacità di essere vincente una volta messo nel mercato. Da qui si capisce quanto sia fondamentale individuare i requisiti in maniera esaustiva nella fase di idea da sviluppare. Se così non fosse, infatti, potrebbe innescarsi un processo iterativo che potrebbe portare ad un risultato di trade-off non soddisfacente o addirittura errato.

Non sai come individuare i requisiti corretti per il tuo prodotto?

Nessun problema ci pensiamo noi

Una volta individuati i requisiti, si procede con l'ideazione dei concept, ossia dei modelli ingegneristici che possono assolvere alla funzione del prodotto, ma ognuno con caratteristiche differenti, quali ad esempio la configurazione o i materiali, i costi di realizzazione, la manutenzione ordinaria e straordinaria e così via. Tutti fattori che devono essere esaminati singolarmente e mes si a confronto.

Come procedere in questa analisi altrimenti detta trade-off?

Si individua il livello di importanza del requisito , che chiameremo qui "peso", al fine della funzionalità del prodotto . Ti spiego meglio: se si vuole realizzare una pinzatrice è fondamentale che il prodotto finale riesca a pinzare dei fogli, ancor prima della modalità di impugnatura o del colore!

In aggiunta a ciò si stabilisce un range di valori (e.g. da 0 a 5), con cui poter assegnare la giusta valutazione al grado di soddisfacimento del requisito , per ogni concept . Se inizialmente hai individuato 5 requisiti da analizzare e hai a disposizione 3 differenti concept da valutare, otterrai dunque 15 risultati.

Ancor prima di iniziare sarebbe utile inserire tutto in tabella al fine di evitare confusione e per una più agevole lettura dei dati.

Si procede dal primo requisito, valutandolo con un valore all'interno del range stabilito e, successivamente, lo si moltiplica per il peso assegnato allo stesso requisito. Si applica lo stesso procedimento ai restanti requisiti fino ad ottenere il punteggio totale per il concept esaminato, dato dalla somma pesata dei prodotti matematici "peso x valutazione".

Il procedimento va ripetuto per ogni concept e dal confronto tra i punteggi totali si evincerà quello maggiormente rispondente alla funzionalità del prodotto da sviluppare.

Spesso accade che ci si stupisca del risultato ottenuto perché è difficile valutare sommariamente più concept senza un'analisi dettagliata di tutti gli aspetti, e può capitare che quello che inizialmente piaceva di meno, per design o per familiarità con la configurazione, non sia quello più idoneo.

Proprio per questo motivo dovresti fare il trade-off , ma ricordati che ha efficacia solo se svolto da chi ne ha le concrete competenze: affidati a dei professionisti per un'analisi sicura ed efficiente.

Se hai un prodotto da sviluppare, o da innovare, puoi contattarci senza alcun impegno, troveremo al soluzione adatta a te.

Digitalizzazione del prodotto

Mon, 05 Dec 2022 17:45:48 GMT

Digitalizzazione del prodotto e del processo aziendale sono due cose distinte, che non vanno di certo confuse, ma all’interno di un’azienda dovrebbero essere portate avanti di pari passo perché essa sia competitiva.

La digitalizzazione aziendale interessa l’intero processo, dalla presa in carico della commessa, se non ancor prima nelle prime fasi di contatto con il cliente, sino alla fornitura del servizio o del prodotto. E se proprio vogliamo dirla tutta, anche nel post-vendita per non perdere il cliente e mantenere la sua fiducia e il legame con l’azienda.

La digitalizzazione del prodotto/servizio è ben altra cosa, vediamo di approfondirla nel contesto della progettazione industriale.

La progettazione meccanica è un aspetto fondamentale del progetto, che consente ai progettisti di acquisire le idee e di definire l’intento in maniera veloce, una volta recepite le richieste del cliente o del capo commessa e stabiliti i requisiti.

La digitalizzazione di questa fase, meglio nota come simulazione , offre numerosi vantaggi e consente agli ingegneri di ottenere dati significativi su cui basare le proprie decisioni. E non solo, consente di illustrarle anche al resto del team aziendale o al cliente, qualora occorra ponderare vari aspetti per poter fare opportune scelte progettuali.

Si procede in questo modo a partire da un progetto in parte già ottimizzato . La simulazione consente, infatti, di identificare possibili difetti sin dalle prime fasi, riducendo il numero di prototipi da realizzare e riducendo, di fatto, tempo e denaro .

L’identificazione dei difetti in una fase più avanzata potrebbe comportare, infatti, un ritardo nei tempi di consegna del lavoro o di realizzazione del prodotto, tradotto in aumento dei costi per l’azienda, ma anche in conseguenti ritardi e perdite di guadagno per il cliente.

Un altro aspetto da non sottovalutare è la possibilità di individuare agevolmente una soluzione alternativa al concept pensato nella fase iniziale di sviluppo dell'idea, che sia stato proposto dal cliente o dagli ingegneri poco importa, con una migliorata funzionalità o produttività che emerge dalla fase di trade-off.

La digitalizzazione consente dunque di testare il prodotto molto tempo prima della produzione , all’interno del processo di progettazione, grazie ai software CAD (Computer Aided Design) e FEM (Finite Element Model) che consentono di simulare pezzi meccanici ad elevata precisione, creando soluzioni specifiche customizzate per il cliente.

In aggiunta a ciò, se consideriamo il grosso vantaggio dello scambio di flussi di dati tra software , si ha il vantaggio della stretta relazione tra la rappresentazione grafica del modello e le informazioni tecniche che esso è in grado di immagazzinare quali, ad esempio, le caratteristiche fisiche e funzionali del prodotto, analizzato sotto varie condizioni di carico.

La digitalizzazione del prodotto consente, infine, di inglobare nell'analisi tecnologie d'avanguardia e modelli comportamentali che altrimenti l'ingegnere progettista non sarebbe in grado di cogliere.

Se ti interessa questo articolo e vorresti più informazioni in merito alla simulazione e digitalizzazione dei prodotti:

Requisiti funzionali

Fri, 25 Feb 2022 09:06:06 GMT

Requisiti funzionali - completezza e consistenza

I �� si presentano al progettista come elenchi di funzionalità che il prodotto/servizio deve fornire.

✅ Un requisito funzionale deve essere articolato, quando possibile, in diversi livelli di dettaglio, preservando al meglio la precisione della specifica.

Caratteristiche fondamentali delle specifiche dei requisiti sono la �� e la ��, ossia la non conflittualità fra i requisiti stessi.

��

�� /�� ’�� .

È importante dunque che in questa fase venga redatto il �� in maniera completa e consistente, onde evitate modifiche e continui riadattamenti che portano a perdite economiche e di successo.

�� È bene tenere in mente che nel momento in cui si redige il documento di specifica dei requisiti di sta progettando il prodotto/servizio.

Sviluppo del prodotto

Fri, 25 Feb 2022 08:59:59 GMT

�� , �� .

Dall'analisi dei requisiti alla prototipazione, fino alla messa in commercio, �� ' �� e non può essere portato avanti con superficialità.

❌ La tattica del "�� " porta ad un risultato poco efficiente in quanto si ottiene un prodotto non ottimale, con la conseguente difficoltà di introdurlo nel mercato, e a seguito di tentativi maldestri per aggiustare il tiro da cui deriva un notevole allungamento dei tempi.

�� , �� , �� .

✅ Nello sviluppo di un nuovo prodotto è bene affidarsi agli �� per gli aspetti di cui non si hanno le giuste competenze, per risparmiare tempo... e denaro poi, ed arrivare �� alla fine del percorso.

In MR8 srls - smart solutions l'attenzione degli specialisti alle esigenze del cliente è uno step fondamentale, per centrare correttamente i requisiti del prodotto da sviluppare o del servizio da offrire.