CAD - Verso la fabbrica digitale
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Mauro Barra
Giuliano Gorla
Computer Aided Engineering
Verso la fabbrica digitale
Lecco 04/03/15
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Agenda
• Presentazione Team3d [Mauro Barra]
• Cos’è la simulazione [Giuliano Gorla]
• Perché la simulazione
• Cenni storici
• Stato dell’arte
Analisi strutturale
Analisi a fatica
Analisi cineto dinamica
Analisi termica
Analisi fluidodinamica
Analisi multifisica
• Casi di successo
• Sviluppi futuri
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Chi siamo
1994 2000 2006 2014
Engineering
Siemens - Consultant
NX
Teamcenter
Siemens - Reseller
1° Reseller
1997
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Chi è Siemens
Power Generation Services
1) Commonwealth of Independent States
Managing Board
Market
AmericasGlobal
Healthcare
Middle
East, CIS1)
Asia,
Australia
Europe,
Africa
Financial
Services
Power
and Gas
Wind
Power and
Renewables
MobilityEnergy Manage-
ment
Building Techno-
logies
Digital
Factory
Process Industries
and Drives
Healthcare
Separately
managed
Corporate CoreCorporate Services
PG
MOPS
WP
EM BT DF PD HC SFS
Go-to-market
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Chi è Siemens
Siemens AG, a global technology powerhouse that
has stood for engineering excellence, innovation,
quality, reliability and internationality.
Siemens seamlessly integrates development, production and suppliers.
• 165 years.
• 343,000 employees
• 200 countries
• $98 billion revenue in FY 2014
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Cos’è la simulazione
“Per simulazione si intende un modello della realtà che consente di valutare e
prevedere lo svolgersi dinamico di una serie di eventi o processi susseguenti
all'imposizione di certe condizioni da parte dell'utente” [cit. Wikipedia]
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Perché la simulazione
• Riduzione dei costi
• Ottimizzazione
• Affidabilità
• Studiare nuove soluzioni
• Validazione
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Cenni storici
1968 viene brevettato NASTRAN, NAsa STRuctural ANalysis
=> Software robusto e collaudato
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Stato dell’arte
Analisi a elementi finiti (FEA – Finite Element Analysis)
Il metodo largamente più utilizzato, consiste nella discretizzazione del modello continuo in nodi ed elementi (modello FEM), nella soluzione del problema nei nodi, e una successiva
interpolazione dei risultati nel resto del modello.
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Stato dell’arte
Analisi a elementi finiti (FEA – Finite Element Analysis)
Un po’ di matematica
=>
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Stato dell’arte
Analisi Fluidodinamica
Analisi Termica
Analisi Strutturale
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Analisi FEA - Processo
Modello CAD
Modello CAD
“Idealizzato”
Modello “Meshato”
(Mesh)
Modello con carichi e
vincoli
Risultati
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Idealizzazione
“Il diavolo si annida nei dettagli” [Anonimo]
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Mesh
“divide et impera” [Anonimo]
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Condizioni al contorno
Vincoli Carichi
Contatti
Live
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Soluzioni
Tipi di soluzioni:
• SOL 101 Statica lineare
• SOL 103 Modi propri di vibrare, Response Simulation
• SOL 105 Instabilità (Buckling)
• SOL 106 Non lineare (grandi spostamenti, snervamento del materiale)
• SOL 200 Ottimizzazione
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Risultati (post)
• Stato di sforzo del materiale ( sforzi principali, di Von Mises, massimo sforzo di taglio ecc.)
• Spostamenti e deformata
• Reazioni vincolari
• Frequenze e deformazioni (modi propri e forzati)
• Carico limite , deformazioni
• Plasticizzazione del materiale (non lineare)
• Valore dei parametri di progetto
Live
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Non solo strutture
Analisi di
riempimento
materie
plastiche
(Moldex, Moldflow)
Analisi di colata (Magma)
Analisi stampaggio lamiera (Autoform)
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Stato dell’arte
Analisi della vita a fatica
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Analisi di flusso
Simulazioni termiche tenendo conto….:
• Convezione
• Conduzione
• Irraggiamento
si ottiene la distribuzione delle temperature, T max e T min, flussi di calore, calore
Simulazioni fluidodinamiche con flussi:
• Laminari o turbolenti
• Alta velocità
• Convezione libera o forzata
• Comprimibili o incoprimibili
si ottengono le soluzioni delle equazioni differenziali di conservazione
della massa, momento di moto, energia e turbolenza, e i valori a regime
o durante i transitori di densità, pressione e velocità del fluido
Live
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Stato dell’arte
Analisi cineto-dinamica
Si può ricavare:
• Leggi di moto (posizioni, velocità e accelerazioni)
• Reazioni vincolari (totali e tra componenti)
• Forze e momenti d’inerzia
• Interferenze
Permettendo di simulare un modello comprensivo di:
• Attriti dinamici e statici
• Molle e dissipatori
• Urti con diversi gradi di elasticità (definiti dalle proprietà del materiale)
• Forze e coppie motrici
• Sistemi di controllo esterni progettati in software per l’automazione (es. Simulink)
Live
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Integrazione CAD CAE
Quante analisi e modifiche del modello servono
prima della definizione del prodotto?
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Multifisica
…è la combinazione di più discipline contemporaneamente
Video
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Considerazioni
Hardware
Soluzione statica lineare
Nodi: 465.897
Elementi: 253.473
Tempo di calcolo: 5 min 30 sec
Nodi: 1.906.408
Elementi: 1.274.851
Tempo di calcolo: 1 h 0 min 22 sec
La simulazione è alla portata di tutti!
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Casi di successo
Mc Drill Technology
[Parma]
Macchina: Mc180B
Problema: Scarsa resistenza del giunto del brandeggio
Soluzione “old style”: Aggiungere peso nel punto critico
Soluzione “new style”: Ridurre peso
Risparmio: 1.000 € x macchina
Tempo impiegato: 10 h
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Casi di successo
Service Prècicad Inc.
[Canada]
Prodotto: Furgone elettrico
Problema: Forno ad induzione interferiva con
motori a scoppio
Soluzione “new style”: Ridurre peso
Peso: 680 Kg (metà del precedente)
Capacità di carico: 455 Kg
Tempo impiegato: 6 mesi
Risparmio: -peso = batterie più durature
Beneficio: 60% di saldature in meno
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Casi di successo
Borghi spa
[Modena]
Macchina:Brush machine
Problema: Calcolo della legge di moto
Movimentazioni:7 assi
![Page 28: CAD - Verso la fabbrica digitale](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062420/55b9e013bb61ebd0468b45d7/html5/thumbnails/28.jpg)
Sviluppi futuri
Verso la fabbrica digitale…
Simulazione di processo
Virtual commissioning
Simulazione di impianto
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Prodotti Siemens
Tipo AnalisiSolid Edge
NXNX
NastranFemap Tecnomatix
Strutturale
Fatica
Fluidodinamica (CFD)
Termica
Cineto Dinamica
Multifisica
Virtual commissioning
Analisi processi
Analisi Impianti
![Page 30: CAD - Verso la fabbrica digitale](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062420/55b9e013bb61ebd0468b45d7/html5/thumbnails/30.jpg)
Mauro Barra
Giuliano Gorla
Computer Aided Engineering
…fine
Lecco 04/03/15