Spesso si dice che nella progettazione meccanica i risultati migliori si ottengono quando ad una buona conoscenza ingegneristica si aggiunge un pizzico di buon senso. Le tecniche e le metodologie sviluppate in tanti anni, hanno permesso di avere delle cosiddette “regole d’oro” della progettazione, importantissime ma anche difficili da applicare in un mondo popolato da prodotti sempre più complessi e tecnologie di produzione rivoluzionarie.
Per questa ragione usare gli strumenti giusti e digitalizzare il processo permette di fare chiarezza velocemente ed applicare le proprie conoscenze anche a problemi che altrimenti non sarebbero semplici da gestire e risolvere rapidamente.
Geometria della sezione e sollecitazione, una relazione da non dimenticare mai
Si pensi ad una delle più importanti indicazioni per una corretta progettazione e scelta delle sezioni, cioè quella di cercare di avere una distribuzione abbastanza uniforme delle tensioni. Si può dire che non esista una sezione ideale in generale ma che la migliore è quella che minimizza il quantitativo di materiale soggetto a valori ridotti di tensione.
Questo concetto è semplice da applicare in presenza di sollecitazioni ben definite: quando una sezione è soggetta prevalentemente a flessione si prediligono delle sezioni nelle quali il materiale è distante dall’asse neutro, questa scelta consente di massimizzare il momento d’inerzia e di ottenere una sezione più efficiente.
Oppure, nelle sezioni sollecitate prevalentemente a torsione si prediligono sezioni sottili e chiuse, queste consentono la circuitazione delle tensioni tangenziali a una certa distanza dall’asse della sezione stessa. Le sezioni sottili ma aperte risultano inadatte allo scopo a meno di non aggiungere degli opportuni irrigidimenti alla struttura.
Ma quando la sollecitazione è il risultato di un sistema complesso di carichi allora può essere più difficile capire come gestire il proprio progetto. In questo caso conoscere immediatamente la risposta strutturale e lo stato tensionale del prodotto può costituire un passaggio cruciale per portare avanti il lavoro nella maniera migliore. Questo è il processo di Simulation Driven Design.
Si consideri un altro esempio: gli irrigidimenti. Questo tema potrebbe costituire da solo un vasto argomento di discussione, ma al momento si pensi semplicemente alle già citate strutture sottili. Questa tipologia di strutture può guadagnare molto in rigidezza con l’introduzione di opportune alettature, al contempo però l’effetto delle stesse alettature può incidere notevolmente sulla resistenza, di conseguenza questo aspetto deve essere valutato tramite opportuno dimensionamento.
Un software di simulazione integrato nella fase di progettazione permetterebbe di capire subito se il posizionamento o lo spessore sta portando il progetto nella direzione sperata o se occorre valutare altre soluzioni. Meglio ancora se il software permette degli studi parametrici, in modo da studiare il risultato in funzione di più parametri, individuandone la combinazione migliore.
Ulteriori “linee guida” per una buona progettazione possono riguardare l’assemblaggio delle componenti, la gestione delle dilatazioni termiche, la resistenza delle superfici a contatto e molto altro. In questo panorama risulta chiaro che sebbene la conoscenza ingegneristica e queste regole di buon senso costituiscano una indispensabile base di partenza, occorrono strumenti che supportino il progettista nella valutazione complessiva di tutti questi fattori.
Nuovi strumenti di progettazione e simulazione al servizio del simulation driven design
Nuovi strumenti di progettazione e simulazione permettono ai progettisti di ottenere un riscontro concreto sulla funzionalità del prodotto in tempo reale per valutare numerose configurazioni nell’arco di pochi minuti e definire rapidamente elementi come ad esempio la distribuzione degli stress, degli spostamenti, l’influenza di un’alettatura sulla risposta strutturale oppure la posizione migliore.
Poter valutare quali fattori sono più importanti, quali le modifiche più impattanti e quale debba essere, in conclusione, la configurazione migliore per un determinato prodotto permette di implementare il moderno concetto di simulation driven design.
Questo approccio può essere visto come il modo più innovativo per valorizzare le proprie risorse. Quando si intraprende questo cammino, infatti, l’utente può studiare un maggior numero di configurazioni, individuare rapidamente le criticità, ridurre i tempi di validazione e ottenere prodotti di maggiore qualità.
