La progettazione industriale 4.0, resa possibile da alcune tecnologie digitali che abilitano l’Industria 4.0, ha un forte impatto su processi e prodotti. Lo dicono i numeri e le aziende ospiti del secondo aperitivo tecnologico di MADE 4.0, in collaborazione con Mecspe e Tecniche Nuove: FloFleet, MaCh3D, Tecnoinox e Giacomini.
Sono numerosi i vantaggi indicati dalle aziende che già si affidano al Digital Twin per lo sviluppo di un nuovo prodotto, linee di produzione o il miglioramento di un processo/prodotto.
Una ricerca del Capgemini Research Institute indica risparmi sui costi (79%), avanzamento tecnologico (77%), riduzione del time-to-market (73%) e miglioramento dell’efficienza operativa (71%). A seguire viene evidenziata la possibilità di nuovi modelli di business (67%), più personalizzazione (65%), più sicurezza sul lavoro (64%) e semplificazione dei flussi di lavoro/processi (62%). Per il 60% viene riconosciuto anche un incremento delle vendite e delle politiche di sostenibilità. Com’è possibile tutto ciò?
La progettazione industriale 4.0 con Data Analytics e Digital Twin
Grazie a tecnologie di simulazione 3D, virtual reality, sensoristica e monitoraggio, Big Data & Analytics, additive manufacturing e Digital Twin, i progettisti possono lavorare a una modellazione più accurata e precisa. Si ottimizzano processi e prodotti in fase di sviluppo e si saltano alcuni passaggi della prototipazione fisica, sia con quella virtuale, sia con la stampa 3D, più veloce e meno costosa della produzione di stampi. Si accorcia il time to market, cioè i tempi di immissione di un nuovo prodotto sul mercato, si risparmiano risorse e si consuma meno. La progettazione industriale fa passi avanti anche in termini di miglioramento continuo, grazie alla combinazione di dati di simulazione e dati che arrivano dal campo, per apportare le modifiche necessarie.
Il grande cambiamento, infatti, come ha spiegato Mario Guagliano, professore ordinario del Politecnico di Milano, nel suo keynote introduttivo, è l’interconnessione delle macchine che consente la raccolta di dati. Questi dati, opportunamente elaborati, possono supportare azioni correttive da inserire durante la fase produttiva di nuovi prodotti e di nuove versioni di prodotto. Ma possono anche abilitare la manutenzione preventiva e ottimizzare la progettazione di processi e prodotti.
Come funziona il Digital Twin
Il Digital Twin, o gemello digitale, è la copia virtuale di un processo o di un prodotto. Grazie a dati sperimentali, consente di simulare e analizzare il comportamento dei processi e dei prodotti in diversi ambienti, utilizzando uno spazio virtuale dove è possibile modificare tutte le variabili.
È previsto uno sviluppo del 30% del mercato dei Digital Twin nei prossimi anni, secondo la "IoT Analytics Research 2023 Digital Twin Market 2023-2027". Già oggi il 29% delle imprese americane ha adottato interamente o parzialmente soluzioni basate sul gemello digitale. Rispetto alla domanda del 2021 è previsto un aumento di specialisti dell’11%.
Grazie ai finanziamenti del PNRR che sostengono la formazione e lo sviluppo, MADE 4.0 può assistere le aziende nell’implementazione del gemello digitale, basandosi su tecnologie digitali come Big Data & Analytics, Cloud, simulazione e sistemi cyberfisici. MADE offre anche corsi dedicati alla progettazione industriale 4.0.
Flo.Fleet: simulazione e Digital Twin per dirigibili elettrici
Per sviluppare dirigibili elettrici e autonomi, la startup Flo.Fleet ha seguito un processo produttivo che ha sfruttato una combinazione di tecnologie digitali e conoscenze già disponibili. Ha utilizzato software di progettazione e simulazione virtuale e moduli di Solidworks accessibili on-line.
In fase di progettazione, sono stati acquisiti set di dati provenienti da ambiti estranei al progetto, ma vantaggiosi per lo sviluppo del prodotto finale. Per esempio, per la modellizzazione in 3D del tessuto del dirigibile ha raccolto informazioni da aziende produttrici di tendoni da circo. Per la saldatura del tessuto ha preso indicazioni dai costruttori di piscine e, per l’attacco del motore, dei disegni della struttura da produttori di turbine.
Senza l’utilizzo delle tecnologie digitali, Flo.Fleet non avrebbe potuto trasformare in informazioni i dati provenienti da altre industry. In più, la realizzazione dei prototipi necessari per arrivare alla produzione sarebbe stata molto più costosa. Il prodotto è in costante evoluzione, grazie ai feedback del mercato che ne alimentano il Digital Twin.
MaCh3D: prototipazione virtuale per dinamometro portatile
Con la simulazione e la prototipazione virtuale, MaCh3D ha sviluppato un innovativo dinamometro per prove sui materiali. Ha così dimezzato i tempi di progettazione e minimizzato i costi di prototipazioni fisiche. Non solo, ma grazie agli strumenti digitali il prodotto è stato ottimizzato in tempi rapidi, senza bisogno di prototipazioni intermedie. La messa in produzione ha richiesto poi solo affinamenti ergonomici.
Grazie alla progettazione virtuale, infatti, è stato sviluppato uno strumento compatto e portatile, che consente di testare i materiali in laboratorio, ma anche nei reparti di produzione dei clienti. Da poco disponibile sul mercato, presto sarà previsto anche un modello connettibile con la possibilità di sviluppare nuovi servizi basati su Cloud. L’obiettivo è di estrarre in tempo reale il set di informazioni necessari, senza bisogno di ulteriori strumentazioni o tempi di attesa.
Tecnoinox: migliorare prodotto e servizio grazie ai dati dal campo
L’azienda, specializzata in cucine professionali per la ristorazione, ha sviluppato due linee di forni smart, intelligenti e connessi. Grazie all'integrazione di sensori nel prodotto, per la prima volta i progettisti dispongono di dati reali provenienti dall’effettivo utilizzo da parte dei consumatori. Possono quindi migliorare le prestazione dei forni stessi, grazie alle informazioni acquisite e non simulate.
Nel futuro l’azienda prevede di inserire sensori anche in altri prodotti, con l’obiettivo di raccogliere su Cloud dati su cui continuare l’ottimizzazione dei prodotti e offrire nuovi servizi ad alto valore aggiunto ai clienti finali, come la manutenzione preventiva e predittiva.
Giacomini: verso la sostenibilità con l’integrazione dei processi
L’azienda novarese Giacomini è specializzata in lavorazioni meccaniche per il settore idrotermico, in particolare componentistica in leghe di ottone. L’aumento della complessità, con nuove leghe metalliche e la necessità di tracciare materiali e prodotti, ha imposto la recente introduzione di software e sensori nella produzione. L’obiettivo è di arrivare a una gestione integrata di tutte le fasi produttive.
Cicli di lavoro, modellazione 3D e controlli qualitativi a fine linea saranno collegati tra loro, con flussi di informazioni disponibili e confrontabili tra loro. Questo cambiamento gestionale richiede un nuovo modo di lavorare, trasversalmente e in team e di sfruttare le informazioni per ottimizzare processi e prodotti.
Il progettista stesso assume un ruolo nuovo: non più solo disegnatore, ma detentore di know-how aziendale da utilizzare in fase progettuale.
