Nella progettazione model-based (MBD), la tecnologia di simulazione è oggi uno strumento chiave nelle mani dei system engineer, sia per comprendere il comportamento di un sistema fisico, esistente o da sviluppare, sia per verificare che il progetto del sistema sia in linea con i requisiti specificati. Nel corso del tempo, grazie all’aumento della potenza di calcolo, la progettazione assistita da computer (CAD – computer-aided design) ha potuto contare sul supporto del software CAE (computer-aided engineering) per la simulazione: tradizionalmente, queste tecnologie venivano adottate in sequenza, in fasi distinte del processo di progettazione, e il fatto che potessero avere modelli dati differenti, rendeva difficoltosa la condivisione, l’aggiornamento dei dati, e l’interoperabilità tra software CAD e CAE.
La tendenza attuale sembra però orientarsi verso lo sviluppo di piattaforme software che integrano progettazione e simulazione, come nel caso del paradigma che Dassault Systèmes chiama “MODSIM” (modeling & simulation), e che unifica modellazione e simulazione in un modello dati comune all’interno della piattaforma 3DExperience. Il processo di sviluppo Modsim, spiega Dassault, permette di accelerare il time-to-market e ridurre i costi.
Per illustrare i benefici della modellazione e della simulazione unificate, e dimostrare alla folta platea presente in sala come questo paradigma consenta di velocizzare l’innovazione dei prodotti, Delphine Genouvrier, Simulia R&D Roles Portfolio Senior Director di Dassault Systèmes, e Srikrishna Chittur, Simulation Industry Process Director della società, hanno chiamato sul palco del 3DExperience World 2025 di Houston due aziende, Caloi e Seneca Dairy Systems, che hanno raccontato le proprie esperienze progettuali e i benefici ottenuti adottando le soluzioni Dassault.
Meno prototipi fisici e più simulazione
Abbreviare i cicli di progettazione e prototipazione fisica e al contempo tagliare i costi di sviluppo, accelerando il time-to-market dei prodotti, è la sfida che ha affrontato Caloi, primario costruttore brasiliano di biciclette, presente sul mercato del Sudamerica da oltre un secolo.
Attraverso il centro di sviluppo di San Paolo e la fabbrica di Manaus, Caloi produce bici da strada, city bike, mountain bike, biciclette elettriche. Già utente di lunga data di SolidWorks, Caloi, per mantenere posizionamento e competitività sul mercato, ha puntato a innovare ancor più il processo di design.
“Nel 2009 avevamo adottato SolidWorks, ma successivamente, nel 2023, ci siamo resi conto che era necessario migliorare ulteriormente il processo di progettazione, così abbiamo introdotto la 3D Experience Platform per la simulazione” ha spiegato Leandro Timotio da Silva, product engineer di Caloi. In effetti, per un lungo periodo, Caloi aveva dovuto fare unicamente affidamento sulla prototipazione fisica, spendendo molto tempo e risorse economiche sull’esecuzione di test fisici per i prodotti.
Introducendo il metodo Modsim, gli obiettivi erano ridurre il numero di prototipi fisici per singolo progetto, attorno ai 20, perseguire un’aggressiva politica di go-to-market, arrivando a 42 modelli in due anni, e rispettare la conformità con vari standard internazionali di safety.
Da quando Caloi ha implementato i tool di simulazione 3DExperience Works Simulia, che funzionano nella piattaforma 3DExperience, basata su cloud, e sono completamente compatibili con SolidWorks, ha chiarito Timotio da Silva, i benefici raggiunti attraverso tale approccio, che integra modellazione e simulazione, si sono manifestati a diversi livelli. “Adottando 3DExperience Works Simulia siamo riusciti a ridurre tempi e costi del nostro processo di prototipazione e testing di almeno il 50%, e ad accelerare il time-to market del 25%”. Il paradigma Modsim ha permesso a Caloi di ridurre i cicli di progettazione da due mesi a due settimane, liberando tempo, e consentendo all’azienda di ottimizzare le attività e la produttività del team di design. Il software esegue analisi e test di resistenza dei telai delle bici virtualmente, riducendo la necessità dei costosi test fisici.
Per il futuro, il progetto di Caloi è trasformare la micromobilità sostenibile, sfruttando la simulazione, e le funzionalità di analisi what-if del software, per esplorare altri scenari d’uso, creando nuovi modelli di e-bike, migliorando l’ingegnerizzazione della batteria, le performance del motore, e collaudando la conformità dei prodotti nel rispetto delle direttive e standard EMC (electromagnetic compatibility) che disciplinano la compatibilità elettromagnetica.
Simulazione per ottimizzare le infrastrutture di stabulazione
Un esempio di come l’approccio Modsim possa essere d’aiuto anche nella progettazione di attrezzature agricole e lattiero-casearie è l’esperienza raccontata da Ken Mansfield, senior mechanical engineer di Seneca Dairy Systems. L’azienda, con sede a Seneca Falls, nello stato di New York, è partita nel 1970 con la fabbricazione di stalle libere e altre attrezzature per il settore lattiero-caseario, indirizzando gli allevatori locali. Negli anni, il business è continuato a crescere, con l’ampliamento della linea di prodotti e della base clienti a livello nazionale, ed oggi il team R&D di Seneca studia nuove tecnologie e sistemi di automazione in grado di assistere gli allevatori nella gestione delle mandrie.
Nella loro attività di design, gli ingegneri usano il software SolidWorks dal 2021, ed anche la piattaforma 3DExperience per le simulazioni, che ha permesso all’azienda di minimizzare la necessità di test approfonditi sul campo.
La sfida che Seneca si è trovata ad affrontare era progettare un innovativo sistema di movimentazione del bestiame, in grado, nell’ambiente di stabulazione libera, di semplificare il processo di spostamento delle vacche verso l’area di mungitura. Questo processo, ha spiegato Mansfield, “va gestito in maniera confortevole e naturale per le vacche”, in quanto l’uso di metodologie tradizionali per spingere gli animali, come i pungoli elettrici, li innervosisce, provocando condizioni di stress che influiscono negativamente sulla produzione di latte, senza poi considerare i potenziali infortuni, che generano un aumento delle spese per le cure veterinarie. La soluzione progettata, il cancello “MooTivator”, ha consentito di organizzare la processione del bestiame verso la sala di mungitura in maniera rilassata e tranquilla, razionalizzando anche le operazioni e la produttività degli operatori. Il braccio del cancello è in grado di percepire in tempo reale i movimenti delle vacche e di reagire in modo appropriato. “Ho usato la simulazione direttamente nel mio processo di design, per studiare differenti modalità di progettazione del braccio che potessero aumentare il comfort degli animali” ha precisato Mansfield, aggiungendo di aver anche ottimizzato la sicurezza del sistema nelle varie condizioni operative, in modo da ridurre l’intervento umano. “Ho potuto realizzare tutto ciò senza dover costruire un prototipo fisico, ma sviluppandolo virtualmente” ha concluso Mansfield.
