La Design Simulation consente alle aziende manifatturiere di verificare e validare la funzione desiderata e la producibilità di un prodotto in fase di sviluppo. Il termine “simulazione” viene spesso utilizzato come sinonimo generico di Computer-Aided Engineering (CAE). Molti approcci alla simulazione dei progetti sono ormai diventati una funzionalità standard dello sviluppo di prodotti in diversi settori. Il loro ruolo diventa sempre più importante: la disponibilità di computer più potenti a un costo ridotto e di software semplici ed economici per la simulazione dei progetti consente agli utenti di gestire applicazioni e tecnologie innovative.
I modelli di simulazione sono insiemi di equazioni matematiche che rappresentano il comportamento del sistema in un dominio fisico di interesse. La complessità delle equazioni matematiche dipende dalla disponibilità dei dati e varia in funzione dell’applicazione e della fase della progettazione.
All’inizio della fase di sviluppo, sono in genere presenti rappresentazioni di sistemi più semplici, che utilizzano ipotesi analitiche per verificare l’interazione tra diversi aspetti fisici a livello concettuale. Nelle fasi più avanzate vengono utilizzati solitamente modelli molto complessi, specifici per il tipo di applicazione, nello svolgimento delle attività di convalida e perfezionamento. Le applicazioni riguardano aspetti diversi, come il comportamento strutturale, l'acustica, il comportamento dinamico dei sistemi, la predisposizione alle rotture, l’analisi dei flussi e termica, il risparmio di carburante, lo sviluppo dei controlli e altro ancora.
Il Design Simulation comprende una serie di analisi per il test virtuale del comportamento dei prodotti in diverse condizioni operative e ambientali. Rispetto a un metodo empirico, un processo di simulazione intelligente consente l’implementazione mirata delle scelte relative alla progettazione in fasi diverse del ciclo di sviluppo. Questo riduce drasticamente la necessità di eseguire test lunghi e ripetuti su prototipi fisici costosi e quindi rende più veloce il processo di sviluppo completo.
Un processo di Design Simulation efficace consente alle imprese di abbattere i costi di sviluppo e di commercializzare prodotti innovativi battendo sul tempo la concorrenza.
Con l’espressione “simulazione dei processi di produzione” si intende comunemente la simulazione dei processi o la produzione virtuale. La simulazione dei processi di formatura, stampa, lavorazione o altri processi consente di stabilire la producibilità del progetto e conoscere le conseguenze delle modifiche progettuali sul metodo di produzione. È più simile alla progettazione delle attività di produzione che alla progettazione delle sollecitazioni tradizionale, ma la tecnologia sottostante (modellazione FE) è identica. La possibilità di visualizzare una simulazione dei processi di produzione durante la progettazione del prodotto consente di migliorare il processo di produzione e realizzare prodotti con prestazioni, costi e qualità ottimizzati.
I modelli di simulazione rendono più flessibile il processo di sviluppo prodotto rispetto ai prototipi fisici. Bastano pochi clic per creare diverse alternative di progettazione, che è possibile testare con un setup semplificato. Il Design Simulation consente di svolgere analisi che producono risultati impossibili da ottenere con i test fisici. I modelli di simulazione consentono di testare virtualmente alcuni punti del prodotto che non possono essere raggiunti fisicamente con le apparecchiature di produzione. Inoltre permettono di produrre magnitudini fisiche per le quali non esistono sensori adatti e offrono una panoramica virtuale dell’ambiente di fabbrica per conoscere a fondo i processi di produzione.
Siccome non c’è il rischio di danneggiare l’oggetto sottoposto a test (il prodotto), è sufficiente applicare una condizione al contorno diversa per simulare una condizione operativa supplementare. Il Design Simulation ha un ambito di applicazione più ampio rispetto ai test fisici. Puoi modellare e sottoporre a test condizioni che non è facile generare in un ambiente reale. Dato che non c’è il rischio di sprecare materiali, basta utilizzare una definizione del prodotto per applicare un metodo di produzione specifico e simulare un nuovo processo di produzione.
Va detto che i test fisici saranno sempre necessari nello sviluppo dei prodotti, ma dal canto loro i modelli di simulazione si avvicinano a realizzare il sogno più grande delle aziende manifatturiere, ossia la possibilità di realizzare un solo prototipo, cioè il prodotto finale.
Possibilità di prendere decisioni sulla progettazione che tengano conto delle conseguenze sulla produzione e sulle prestazioni funzionali
Bilanciamento di aspetti funzionali diversi durante lo sviluppo del concept
Riduzione dei costi e aumento dell’efficienza del progetto grazie all’alleggerimento e alla rimozione dei materiali superflui
Generazione di informazioni utili sulla producibilità e sulle prestazioni all’inizio del processo di sviluppo
Impiego di modelli specifici per attributo e ricchi di dettagli per la convalida e l’ottimizzazione dei prodotti
Generazione di risultati attraverso modelli di simulazione che è difficile o impossibile misurare nei prototipi fisici
Test virtuale di modelli di simulazione in condizioni operative estreme