PROTOTIPAZIONE RAPIDA

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1 Di seguito si mostrerà come la prototipazione rapida si inserisce nel processo produttivo CAD-CAE-CAM. In particolare il RP permette di valutare in modo rapido ed efficiente i prototipi ad ogni step di modifica: così facendo i possibili errori di progettazione vengono prontamente individuati e risolti sul CAD, senza peraltro avere un impatto economico imponente 49

2 MACROFASI DEL CICLO Alla fine del processo CAE si perviene al componente ottimizzato per quel determinato sistema di vincoli e carichi. Si procede allora con: Settaggio della macchina di RP: in funzione del componente da prototipare si impostano le temperature caratteristiche del processo Trasformazione dell oggetto progettato al CAD in un formato compatibile con il software di gestione e pilotaggio della macchina RP. Lo standard grafico attualmente impiegato è l STL (Solid To Layer) introdotto da 3D System. Sostanzialmente consiste in una rappresentazione semplificata delle superficie interne ed esterne del pezzo tramite faccette triangolari che per definizione sono piane Lettura del file.stl da parte del software della macchina RP per l esecuzione di: Orientamento del pezzo per una costruzione ottimale di precisione dimensionale e rugosità superficiale Generazione dei supporti: operazione necessaria per alcune tecniche, per sostenere le parti sporgenti del pezzo Generazione della basetta di appoggio del pezzo 50

3 MACROFASI DEL CICLO Esecuzione dello Slicing: operazione comune a tutte le tecnologie e consiste nell intersezione del modello completo di supporti e basetta di appoggio, con una serie di piani la cui normale è parallela alla direzione di costruzione.stl per ottenere le singole sezioni che distano s variabile tra 0.05 e 0.5 mm. Si ottiene quindi la creazione e ottimizzazione delle slice con l obiettivo del massimo risparmio del materiale compatibilmente con la rugosità superficiale e con una buona stabilità dimensionale Realizzazione del modello SSL: cioè per ogni singola sezione il sistema analizza la curva intersezione del pezzo con il piano intersecante e ne ricava un equazione, la quale guiderà la prototipazione Realizzazione del modello SML: vengono generati, per ogni singola sezione, i percorsi di lavorazione che la testa (estrusore, laser,.. a seconda della tecnologia) deve seguire per creare il pezzo. Invio del file SML alla macchina Prototipazione rapida del componente Eliminazione dei supporti ed eventuale finitura a mano Prova sperimentale del componente 51

4 MACROFASI DEL CICLO Le fasi di prototipazione descritte permettono una realizzazione semplice dell elemento con stratificazioni successive, ma introducono due sorgenti di errore: 1. Facetting (o sfaccettatura): dovuto all approssimazione delle superfici con una serie di triangoli, nel modello STL. L effetto può essere contenuto aumentando il numero di triangoli appesantendo però il tempo necessario all elaborazione del file.stl 2. Staircase (o effetto scala): dovuto alla costruzione di sezioni di spessore finito che determinano la rugosità superficiale del particolare. L effetto risulta amplificato al crescere della curvatura delle superfici e può essere limitato usando uno slicing con s più piccolo. Ovviamente così facendo aumentano i costi in quanto si utilizza più materiale e aumentano anche i tempi necessari alla costruzione del prototipo Gli effetti di questi due sorgenti di errori si sommano ai limiti di precisione della macchina di prototipazione rapida. 52

5 CLASSIFICAZIONE DELLE TECNOLOGIE RP Le metodologie di RP usano una forma di solidificazione o legame selettivo di particelle liquide o solide, ottenuto tramite polimerizzazione o reazione chimica per aggiungere progressivamente materia fino a che non si crea l intero pezzo. Pertanto è possibile procedere ad una loro duplice classificazione: La prima fa riferimento al materiale usato La seconda considera la modalità con cui si costruisce la forma dell oggetto 53

6 CLASSIFICAZIONE SECONDO IL MATERIALE La materia prima può essere usata in tre stadi diversi: liquida, polvere e solida. I progressi che impiegano il materiale liquido sono ulteriormente divisibili in due gruppi: Quelli che usano fotopolimeri che induriscono per effetto di una radiazione ultravioletta; Quelli basati sulla fusione, deposito e risolidificazione di materia (metallo, resine termoplastiche) Altri processi usano polveri dove l unione tra i granelli è ottenuta tramite la fusione lungo l area di contatto delle particelle o incollandole aggiungendo un opportuno legante. Infine alcuni metodi partono dal materiale solido ridotto in lamine sottili che vengono incollate l una sull altra e successivamente tagliate fino ad ottenere la forma desiderata. 54

7 CLASSIFICAZIONE SECONDO IL MATERIALE Laminazione dei fogli di carta mediante incollaggio Deposisizione di filamento fuso termoplastico (tipica della Stratasys) Produzione mediante modellazione a gocce Spruzza il materiale come se fosse una stampante a getto d inchiostro 55

8 CLASSIFICAZIONE SECONDO LE MODALITA Teoricamente la forma del pezzo potrebbe essere ottenuta direttamente nello spazio 3D, tuttavia la maggior parte delle tecniche crea l elemento sovrapponendo l uno sull altro strati (layers) in due dimensioni ricavati dall operazione di slicing del modello matematico. Nelle tecniche a tre dimensioni, ancora in fase di studio, non si richiede espressamente la completa costruzione della parte sottostante prima di proseguire con la zona superiore e ciò conferisce una particolare libertà di forma e geometria, anche se la fase di programmazione della macchina diventa estremamente lunga e complessa. 56

9 CLASSIFICAZIONE SECONDO LE MODALITA Polimerizzazione della sezione contemporaneament e mediante lampada raggi ultravioletti 57

10 I sistemi di RP o macchine additive lavorano costruendo l oggetto per sovrapposizione di strati. TECNOLOGIE RP Ciascuno strato ha uno spessore compreso tra 0.05 e 0.25 mm; devono quindi depositare da 80 a 200 strati per ogni centimetro di altezza. I sistemi RP sono di per sé lenti se paragonati alle moderne macchine utensili a controllo numerico (macchine sottrattive); tuttavia i loro prodotti sono definiti rapidi poiché vengono ottenuti direttamente dal modello matematico 3D senza la necessità di determinare il percorso utensile. 58

11 TECNOLOGIE RP PROCESSI CONSOLIDATI: Stereolitographic Apparatus (SLA): Stereolitografia Solid Grond Curing (SGC): fotopolimerizzazione con lampada ad ultravioletti Selective Laser Sintering (SLS): sinterizzazione selettiva col laser Fused Deposition Modelling (FDM): modellazione tramite estrusione di filamenti Laminated Object Manufacturing (LOM): stratificazione di fogli di carta 59

12 TECNOLOGIE RP PROCESSI EMERGENTI: Multi Jet Modelling (MJM): Modellazione multi getto Desktop Fused Deposition Modelling (DFDM): modellazione con estrusione di barrette Ballistic Particle Manufacturing (BPM): modellazione a gocce Sanders Prototype Inc (SPI): plottaggio 3D Three dimensional printing (3DP): stampa tridimensionale 60

13 PROCESSO DI GENERAZIONE DEL FILE Esempio di percorso di sviluppo di un file per prototipazione rapida mediante tecnica FDM Si mostreranno le fasi di sviluppo di un processo di prototipazione rapida mediante l uso della tecnologia FDM (Fused Deposition Modelling) della Stratasys. L oggetto della descrizione è lo sviluppo di un prototipo rapido in materiale termoplastico ABS della Picchio SR2, scala 1:10, al fine di testare sperimentalmente le forme aerodinamiche della carrozzeria quasi definitiva. 61

14 PROCESSO: FASE DI SKETCH DEL DESIGN La fase di sketch da parte del designer ha come obiettivo l individuazione di una serie di forme e proporzioni tra le quali la Direzione Tecnica del progetto potrà scegliere la soluzione che meglio rispetta il Family Feeling della produzione. Individuato lo stile che rappresenterà la linea guida del progetto di design della carrozzeria definitiva, si procede alla realizzazione di rendering più o meno complessi della soluzione progettuale scelta. 62

15 PROCESSO: FASE DI MODELLAZIONE CAD Modello CAD in wireframe delle superfici carrozzeria realizzata in CREO Modello CAD in shading delle superfici carrozzeria realizzata in CREO 63

16 PROCESSO: FASE DI RENDERIZZAZIONE Modello CAD renderizzato delle superfici carrozzeria realizzata in CDRS della PTC 64

17 Estrattore disegnato già per la prototipazione, quindi non presenta angoli di smusso relativamente piccoli, geometria semplificata; i dettagli devono essere esclusi dalla fase di prototipazione perché andrebbero a creare problemi durante il processo di RP. PROCESSO: ESPORTAZIONE STL File STL= file di testo dove ad ogni triangolo generato sono presenti le coordinate di ogni vertice del triangolo e le coordinate della normale alla superficie che contiene il triangolo stesso, quindi per ogni triangolo il file riserva 12 coordinate (3 per ogni vertice e i 3 coseni direttori) Controllo angolo=angolo tra le facce Altezza corda= misura dell approssimazione delle superficie curve in 2d con una poligonale, quindi la distanza tra la retta approssimante tra 2 punti di una poligonale con la traiettoria reale curva 65

18 PROCESSO: ESPORTAZIONE STL Confronto di qualità tra 2 esportazioni diverse 66

19 PROCESSO: TRIANGOLARIZZAZIONE STL Triangolarizzazione STL del modello di carrozzeria solida della Picchio in CREO 67

20 PROCESSO: IMPORTAZIONE FILE STL Importazione nel software di interfaccia: visualizzazione in wireframe Importazione nel software di interfaccia: visualizzazione in shading 68

21 PROCESSO: GENERAZIONE SUPPORTI E FILE SSL Esecuzione dell operazione di slicing: la geometria sarà affettata rispetto a z Supporti che realizzerà la macchina con un altro materiale (ABS di bassa qualità) per permettere la deposizione di materiale A questo punto si può esportare il file SSL che contiene basetta, supporti, le coordinate quindi le eq. che piloteranno la testa estrusore per la realizzazione dei profili (contorni) per ogni singola z. La creazione di slice può essere migliorata riducendo lo spessore di ogni singola fetta, per migliorare anche la gradinatura di alcune superfici come il passaruota. Basetta iniziale di supporto 69

22 PROCESSO: EDITING MANUALE DEL FILE SSL Fase di editing dei parametri di processo della parte e modifica del file SSL Si può modificare manualmente la parte, ad esempio modificare il Delta z per alcune slice, ad esempio nella parte bassa lo spessore è maggiore visto che le superfici sono verticali per poi ridursi 70

23 PROCESSO: GENERAZIONE ROAD E FILE SML Fase di creazione delle road di riempimento interno al fine di generare il file SML Creazione del road, ossia dei percorsi dell estrusore di filamento termoplastico ABS con funzioni di riempimento della sezione. Mentre il file SSL contiene le curve di contorno, qui vediamo cosa deve accadere internamente. 71

24 PROCESSO: REALIZZAZIONE E PRELIEVO PROTOTIPO Dopo aver provveduto al setup bordo macchina dell azzeramento in Z (verticale) del piano di appoggio e dell azzeramento nel piano (X-Y) della testa estrusore, si possono regolare le temperature degli ugelli e dell ambiente di lavoro e quindi procedere all invio del file alla macchina della Stratasys. La macchina RP in figura è di proprietà della Picchio S.p.A. Il prototipo costruito visibile è un sedile automobilistico. 72

25 La realizzazione del prototipo può richiedere da qualche decina di minuti a diverse ore di tempo macchina, in funzione dei parametri di processo scelti. PROCESSO: REALIZZAZIONE E PRELIEVO PROTOTIPO Il prototipo in figura si riferisce al semi cofano posteriore sinistro della Picchio SR2. In grigio sono visibili i supporti. Disponibile un vano di lato 154 mm, quindi è stato necessario dividerla in parti. 73

26 PROCESSO: ASSEMBLAGGIO PARTI DEL PROTOTIPO L assemblaggio delle parti avviene mediante l uso di collanti ma anche di viti, se necessario. Infatti è possibile forare l ABS e usare viti autofilettanti. 74

27 PROCESSO: FINITURA E POST FINITURA Finitura prototipo: eventuale carteggiamento delle superfici e/o stuccatura Eventuale verniciature e laccatura delle superfici. 75

28 PROCESSO: TEST SU PROTOTIPO Campagna di prove sperimentali aerodinamiche 76

29 PROCESSO: PICCHIO ON THE ROAD Picchio SR2 in pista durante il Campionato Italiano Prototipi 77

30 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE I SISTEMI CAx I sistemi CAx (acronimo di «Computer Aided everything», cioè CAD, CAE, CAS, CAT, CAM, ), danno la possibilità di soddisfare i bisogni di progettazione e di produzione in maniera veloce, accurata e non faticosa avendo essi la capacità di: Creare al computer modelli tridimensionali di parti ed assemblati; Eliminare virtualmente ogni ridondanza associata alle tecniche tradizionali; Effettuare revisioni in tempi e modi ridottissimi; Costruire nuove parti partendo da librerie di parti esistenti; Creare famiglie di parti automaticamente inserendo le variazioni dimensionali necessarie; Generare la lista dei materiali necessari per la produzione; Condurre l analisi delle sollecitazioni delle parti direttamente al computer; Generare automaticamente files STL per la Prototipazione Rapida (RP) ed il percorso utensili per le macchine NC (Numerical Control); Associare parti, assemblati e particolari del disegno in modo che ogni modifica fatta ad ognuno di essi si diffonderà alle altre. Tutto questo offre al progettista la possibilità di migliorare le fasi di ottimizzazione e di scelta, lasciando alla macchina il compito di rendere visibile virtualmente ciò che egli ha in mente, aiutandolo, allo stesso tempo, a sviluppare il progetto. 78

31 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE I SISTEMI CAx CAE (Computer Aided Engineering) Significa "ingegneria assistita dal computer". Tale termine viene usato per indicare le applicazioni software che agevolano la risoluzione di problemi tecnologici tramite il calcolo numerico. CAL (Computer Aided Learning) Programma utilizzato per insegnare e comunicare concetti nei software di autoapprendimento. CAS (Computer Aided Styling) Oggi le macchine non aiutano solo il processo esecutivo del design, ma addirittura la creatività stessa del designer. Il CAS offre al designer possibilità incomparabilmente maggiori; ci consente - senza aver neppure iniziato la costruzione di un modello - di vedere un progetto da diverse angolazioni, nel suo ambiente naturale, con molti punti di riferimento, come persone o cose. Con l'ausilio di un modello puramente matematico possiamo avvicinarci, in un modo in passato neppure immaginabile, alle sensazioni che ci darà il prodotto finale: lo possiamo addirittura vedere in movimento virtuale nel suo ambiente naturale. CAT (Computer Aided Technology) Il sistema CAT è l'insieme degli strumenti virtuali che consentono di sviluppare od ottimizzare un prodotto. CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) Questo termine si riferisce all impiego di computer sia nella fase di progettazione sia in quella di fabbricazione di un prodotto. Con il CAD/CAM un prodotto, per esempio una parte di un macchinario, viene progettato con un programma CAD e il progetto ultimato viene poi tradotto in una serie di istruzioni che vengono trasmesse e impiegate dalle macchine dedicate alla sua fabbricazione, assemblaggio o controllo di processo. 79

32 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE GENERALITA SUL CAD Il CAD è il software necessario per disegnare mediante un elaboratore elettronico. Si possono distinguere due categorie essenziali di programmi CAD: Bidimensionale Tridimensionale Un CAD bidimensionale consente di disegnare come su un tavolo da disegno basandosi su elementi geometrici di base quali punti, rette, archi, cerchi, curve ecc. La rappresentazione di un oggetto tridimensionale può avvenire, con un CAD bidimensionale, solo attraverso viste in proiezione. Un CAD tridimensionale consente invece di disegnare veri e propri oggetti completi di tutte le caratteristiche spaziali e la sua rappresentazione può essere effettuata in viste dinamiche ombreggiate. 80

33 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE CAD 2D Mediante un CAD bidimensionale è possibile eseguire tutti i disegni tecnici normalmente eseguibili con un tecnigrafo, ma con estrema precisione e versatilità. 81

34 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE CAD 3D Il CAD 3D consente di rappresentare un oggetto in tutte le sue caratteristiche geometriche e fisiche. In un CAD 2D l oggetto si forma solo nella mente di chi osserva le sue varie viste rappresentative, ma il software non è in grado di effettuare tale discernimento, vedendo le varie viste solo come accozzaglia di linee ed archi. In un CAD 3D l oggetto acquisisce una propria effettiva identità spaziale e fisica, il software è in grado di interpretarne la posizione rispetto ad un riferimento, il volume occupato, la posizione del baricentro, il peso, gli assi principali di inerzia. L'oggetto disegnato possiede dunque tutte le informazioni rilevabili da un oggetto fisicamente esistente anche se si trova ancora allo stato virtuale. 82

35 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE CAD 3D Questa caratteristica apre enormi possibilità nella progettazione rendendo effettuabili ottimizzazioni di macchine prima della loro realizzazione e con le moderne tecniche di RP la realizzazione fisica dell oggetto in un materiale plastico può essere effettuata in poche ore. In pratica da un disegno 2D si possono ottenere in modo automatico stampe su carta del disegno stesso, da un modello 3D si possono ottenere in modo automatico copie fisiche dell oggetto in materiale plastico. Analogamente al caso bidimensionale anche per disegni nello spazio ci si basa su primitive grafiche molto semplici come punti, rette, curve, superfici di base (superficie sferica, cilindrica,..), solidi di base (cubo, sfera, cilindro, ellissoide...). 83

36 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE TIPOLOGIE DI MODELLATORI I modellatori possono essere classificati in varie tipologie a seconda delle funzionalità offerte: Modellatori di solidi Modellatori di superfici Modellatori misti (solidi + superfici) Modellatori per nuvola di punti Con i modellatori solidi puri ogni oggetto creato deve racchiudere un volume, deve cioè essere "solido", mentre con i modellatori di superfici si possono generare superfici semplici, senza spessore. La tendenza attuale della tecnologia dei modellatori è orientata alla fusione dei due criteri di modellazione, per cui si possono definire elementi solidi disegnandone separatamente le superfici che racchiudono il suo volume. 84

37 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE TIPOLOGIE DI MODELLATORI Una ulteriore suddivisione dei modellatori può essere fatta in base ai legami generabili fra la geometria e le sue dimensioni caratteristiche, si possono così distinguere : Modellatori "inerti" Modellatori parametrici Modellatori variazionali In un modellatore "inerte" le dimensioni geometriche dell'oggetto vengono definite al momento della modellazione e possono essere cambiate solo rimodellando l'oggetto. Ad esempio modellando un cilindro possiamo definirne la lunghezza ed il diametro al momento della modellazione, possiamo anche quotare tali dimensioni secondo le normali regole del disegno tecnico ma se vogliamo modificare una delle due dimensioni siamo costretti a ridefinire completamente l'oggetto, vale a dire cancellarlo e ridisegnarlo. Un modellatore di questo tipo viene oggi considerato assolutamente obsoleto, almeno nell ambito dei modellatori per solidi. In un modellatore parametrico ogni dimensione caratteristica dell'oggetto è memorizzata come "parametro", cambiando il valore del parametro possiamo automaticamente cambiare una o più dimensioni dell'oggetto che verrà rimodellato automaticamente. I modellatori parametrici vengono anche chiamati modellatori "dimension driven", volendo mettere in evidenza il fatto che le dimensioni comandano la geometria. I modellatori variazionali consentono di far convivere nello stesso modello parti parametrizzate con parti non parametrizzate ma il metodo matematico adottato è diverso dai modellatori parametrici. Questo modo di operare è comodo soprattutto nei modellatori misti, ove spesso è conveniente parametrizzare alcune parti del modello realizzate con le tecniche della modellazione solida ma lasciare inerti le parti realizzate per modellazione di superfici. 85

38 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE MODELLATORI SOLIDI La modellazione di solidi viene effettuata sfruttando gli stessi strumenti del CAD 2D integrati da altri strumenti di livello superiore. La prima evidente e sostanziale differenza di un modellatore rispetto ad un CAD 2D è l'ambiente di lavoro che da ambiente piano si trasforma in ambiente a 3 dimensioni. Un oggetto complesso viene generato mediante combinazione di oggetti semplici tenuti insieme da operazioni "booleane" di unione, differenza e intersezione. Altri strumenti molto usati per modellare sono i seguenti: rivoluzione, estrusione, sweep. Procedendo per piccoli passi si può arrivare a modellare qualsiasi oggetto "meccanico ", più o meno complesso. 86

39 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE MODELLATORI SOLIDI Al modello solido generato possono essere associate proprietà fisiche come la densità per calcolarne il peso, la posizione del baricentro, gli assi principali di inerzia... vale a dire tutte quelle caratteristiche indispensabili per una progettazione meccanica evoluta. Più modelli possono essere assemblati fra loro sino ad ottenere un modello completo di macchina comunque complessa. I modellatori solidi sono specificatamente studiati per disegni di componenti meccanici, non sono dunque molto adatti per la modellazione di oggetti di stile per i quali sono più indicati i modellatori di superfici. Proprio per il particolare orientamento alla meccanica i modellatori solidi si sono nel corso degli anni trasformati nell interfaccia utente passando da menu riportanti operazioni generali fra solidi (come le operazioni booleane) a menu feature based. Una feature è un operazione fisica eseguibile su un oggetto reale e non un operazione logica come una differenza booleana; ad esempio in un vecchio modellatore per solidi per realizzare un foro in un pezzo prismatico si doveva generare un cilindro con le caratteristiche geometriche del foro, piazzarlo correttamente sul pezzo da forare ed eseguire l operazione di differenza fra il prisma ed il cilindro. In un moderno modellatore l operatore dispone di un opzione FORO da menu selezionando la quale il sistema chiederà, interattivamente, tutte le grandezze di cui ha bisogno per eseguire l operazione. Il fatto che alla fine venga comunque effettuata un operazione logica di differenza booleana risulterà completamente trasparente all operatore. I menu dei modellatori meccanici odierni parlano in sostanza la lingua del progettista e non quella dello sviluppatore del software. 87

40 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE In un modellatore di solidi parametrico o variazionale è possibile associare parametri ad ogni elemento geometrico che caratterizza il modello. In figura è stata rappresentata la sezione trasversale di un modello generato mediante l'operazione di ESTRUSIONE. MODELLATORI SOLIDI PARAMETRICI Come è possibile notare la sezione è stata quotata in modo sufficiente per descriverne esaurientemente la geometria. Ad ogni quota viene automaticamente associato un parametro, oltre ad un valore ad ogni quota viene cioè associato un nome. Una volta generato il solido è possibile modificare il valore di una quota ed il solido verrà ridimensionato automaticamente, è anche possibile legare più quote fra di loro mediante relazioni comunque complesse. Ad esempio nella figura la quota D3 è legata alle quote D1 e D2 dalla seguente relazione :d3 = d2 + d4 modificando la quota d4 o la quota d2 la quota d3 assumerà automaticamente un nuovo valore calcolato mediante l'espressione precedente, mentre non sarà possibile modificare direttamente il valore di d3 in quanto la relazione impostata non è univocamente invertibile e risulterebbero indeterminati i valori di d4 e d2. 88

41 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE MODELLATORI SOLIDI PARAMETRICI Questo modo di legare fra loro quote geometriche risulta molto potente in meccanica, dove spesso il buon funzionamento di un meccanismo è legato al mantenimento di opportune "proporzioni" fra i suoi componenti o fra le dimensioni geometriche di uno stesso componente, ed apre la strada per l'ottimizzazione delle geometrie mediante specifici programmi accessori. Ad esempio corredando il modellatore solido parametrico di un programma di calcolo strutturale ed un programma di analisi dei cinematismi è possibile modellare sommariamente i componenti di un cinematismo e far ottimizzare automaticamente la geometria al sistema impostando una determinata funzione obiettivo. Una tipica funzione obiettivo è raggiungere la massima leggerezza dei componenti mantenendone l adeguata resistenza meccanica. Partendo dalla geometria abbozzata il modulo di calcolo strutturale andrà a determinare le parti più sollecitate e le meno sollecitate dei componenti, ne informerà il modellatore che provvederà ad aggiungere materiale nelle zone più sollecitate e a toglierlo nelle zone meno sollecitate. Mediante più iterazioni di calcolo il sistema porterà la geometria delle parti a convergere verso la geometria ottimale secondo la funzione obiettivo impostata. Con tali metodi è stato ad esempio possibile alleggerire, a parità di resistenza meccanica, alcune parti di motori per autoveicoli fino al 30% del loro peso iniziale derivante da una progettazione già ottimizzata ma con metodi tradizionali. Come già accennato in precedenza, per la costruzione delle parti meccaniche è comunque necessario un disegno tecnico 2D realizzato seguendo le classiche tecniche di rappresentazione regolate da standard internazionali. Tale disegnatura è pressoché automatica servendosi di un modellatore. Una volta realizzato il modello solido, si possono "piazzare" sul foglio da stampare varie viste e sezioni comunque articolate ed in modo molto rapido; sarà il software a occuparsi di discernere le linee in vista da quelle non in vista così come delle campiture delle sezioni,. L operazione di realizzare il disegno tecnico bidimensionale partendo dal modello solido dell oggetto prende il nome di "messa in tavola del disegno". 89

42 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE Nella produzione meccanica è molto importante realizzare libretti di istruzione per l'utilizzatore finale ed istruzioni per il montaggio dei meccanismi che, per chiarezza, debbono essere corredati di disegni appropriati. Anche queste operazioni sono notevolmente agevolate dall'uso di un modellatore solido dell'attuale generazione, in quanto realizzabili con la stessa semplicità della messa in tavola. La realizzazione pratica degli oggetti disegnati può essere effettuata in modo semiautomatico da macchine a controllo numerico. Le operazioni appena descritte possono essere sintetizzate nello schema. MODELLATORI SOLIDI PARAMETRICI 90

43 MODERNA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE MODELLATORI SOLIDI PARAMETRICI Le frecce stanno ad indicare sia la sequenza di generazione dei vari elementi indicati, sia un legame di dipendenza che rimane sempre attivo nel processo. Ad esempio se viene modificato il modello di un componente di macchina automaticamente viene aggiornato il disegno costruttivo, l'assemblato, l'esploso, le istruzioni di montaggio, il libretto di istruzioni, la distinta base ed il programma per le macchine a controllo numerico che realizzeranno l'oggetto. Questa operazione eseguibile in pochi secondi avrebbe potuto richiedere alcuni giorni se realizzata con i vecchi metodi di progettazione. In alcuni sistemi vi è anche retroattività della modifica (governata comunque da adeguati permessi software) per cui si può arrivare alla condizione limite che la modifica delle istruzioni di montaggio portino automaticamente alla modifica dell assemblato e di tutto il necessario per mantenere la coerenza dello schema. In questo caso si parla di vero e proprio Concurrent Engineering, in quanto in ogni fase del ciclo progettuale e produttivo si possono generare ottimizzazioni in tempo reale. I modellatori solidi si basano su due tipi di rappresentazione: CSG (ConstructiveSolidGeometry) B-REP (BoundaryRepresentation) 91