DAL TECNIGRAFO ALL’AI: L’EVOLUZIONE DELLA PROGETTAZIONE
Dalla matita e il tecnigrafo ai software CAD, fino alla realtà aumentata e all’intelligenza artificiale: la progettazione meccanica ha vissuto una trasformazione radicale. Oggi, strumenti avanzati come la simulazione, i gemelli digitali e il cloud ridefiniscono il modo in cui i prodotti vengono concepiti, migliorando efficienza, precisione e collaborazione. Questo viaggio nell’innovazione mostra come il futuro della progettazione sia già tra noi.
In principio era il tecnigrafo | Realtà Aumentata (AR) e Realtà Virtuale (VR | La realtà aumentata entra in fabbrica | Simulazione: il boost dell’elettrificazione | Gemelli digitali: lavori in corso | Il futuro a portata di mano | L’assistente intelligente del progettista | La centralità dei dati e la collaborazione nel cloud
In principio era il tecnigrafo
Il mondo della progettazione meccanica ha subìto una trasformazione radicale negli ultimi decenni, un’evoluzione che ha visto l’abbandono progressivo del tradizionale tecnigrafo in favore della potenza e della flessibilità offerte da software CAD come AutoCAD. Questo passaggio, apparentemente semplice, rappresenta un vero e proprio salto quantico, un cambiamento che ha ridefinito i processi, le competenze e le potenzialità dell’ingegnere meccanico. L’avvento dei computer e, in particolare, dei software di Computer-Aided Design (CAD) ha segnato una svolta epocale. AutoCAD, introdotto nei primi anni ’80, è stato uno dei pionieri di questa rivoluzione. Inizialmente accolto con una certa diffidenza da alcuni professionisti legati alle metodologie tradizionali, AutoCAD ha rapidamente dimostrato i suoi innegabili vantaggi come una maggiore precisione e scalabilità, velocità ed efficienza, facilità di revisione, collaborazione e condivisione, integrazione con altri sistemi, solo per citarne alcuni.
Realtà Aumentata (AR) e Realtà Virtuale (VR)
Negli ultimi anni, con il progresso dell’innovazione e l’arrivo della Realtà aumentata e della realtà virtuale, il mondo della progettazione meccanica ha fatto ulteriori passi in avanti aprendo nuove prospettive per la visualizzazione e l’interazione con i progetti meccanici. Oggi, per esempio, è possibile sovrapporre il modello 3D virtuale di un nuovo macchinario all’ambiente reale dell’officina tramite un visore AR, verificando l’ingombro, l’accessibilità per la manutenzione o l’interferenza con altri elementi esistenti. Oppure, grazie alla realtà virtuale è possibile immergersi completamente all’interno di un prototipo virtuale, esplorandone ogni dettaglio, simulando il funzionamento e identificando potenziali problemi di progettazione in una fase precoce. Queste tecnologie offrono un livello di comprensione spaziale e interazione intuitiva che va ben oltre la visualizzazione su uno schermo 2D o 3D, facilitando la comunicazione tra i team, la validazione del progetto e la formazione del personale. Non è un caso che il mercato B2C dei sistemi abilitanti sia in costante espansione e nell’ambito della simulazione i progetti realizzati dai big tocchino picchi di complessità crescenti.
La realtà aumentata entra in fabbrica
Secondo le stime elaborate da Statista e riprese in Italia da diversi organi di informazione specializzati il volume d’affari correlato alla realtà aumentata è destinato a segnare nuovi top quest’anno balzando a 28,4 miliardi di dollari contro i 24,5 del 2024 e solo per quel che riguarda le applicazioni B2C. Spingendosi ancora più in là, la previsione è che nel 2029 il business possa raggiungere quota 37,8 miliardi di dollari. Né meno incoraggianti sono i pronostici inerenti il mondo mobile dove i valori in gioco potrebbero essere pari nel 2025 a poco meno di 14 miliardi di dollari, a fronte dei 13,8 già generati lo scorso anno. Basti pensare che agli AR glasses utilizzati tanto per il gaming quanto naturalmente nell’industria era riconducibile un anno fa un volume d’affari da 6,4 miliardi e l’incremento ipotizzato di qui a dicembre è del 10% almeno. Ma, appunto, queste sono solo alcune delle armi a disposizione della progettazione o ancor più della manutenzione remota e del training a distanza in manifattura. Nel quadro della transizione digitale la simulazione vive un autentico boom.
Simulazione: il boost dell’elettrificazione
Dall’ultima edizione del World Manufacturing Forum di Milano lo scorso ottobre è emerso che alla digital transformation le aziende di ogni dove hanno sin qui dedicato stanziamenti sino a 1,38 trilioni di dollari con la prospettiva di arrivare a 3,62 trilioni entro la fine del decennio. Quanto, nello specifico, alla simulazione e ai cosiddetti digital twin, alcune ricerche riportavano che già nel 2022 avessero dato vita a un business globale da 9,7 miliardi di dollari. Nel 2031 potrebbe risultare più che decuplicato, sino alla cifra monstre di 138 miliardi. L’elettrificazione dell’auto può esserne un driver. Le piattaforme di simulazione e i gemelli digitali consentono di verificare sin da principio e ottimizzando tempi e costi parametri critici di una vettura elettrica quali la performance delle batterie in più condizioni operative analizzando i sistemi di raffreddamento e prevenendo il degrado delle celle. E analogamente, motori e trasmissioni possono essere progettati e di continuo migliorati tramite opportune simulazioni elettromagnetiche e meccaniche. E chiaramente c’è ancora parecchio altro.
Gemelli digitali: lavori in corso
Da tempo fervono le grandi manovre dei colossi che sul successo delle tecnologie di simulazione puntano molto; e altrettanto investono in termini di sviluppo. Su questa scia si è posizionato per esempio il simulatore di Mitsubishi Electric MELSOFT Gemini. È stato disegnato per velocizzare sia la progettazione sia la costruzione non solo di singole macchine ma di interi impianti, replicando in un ambiente digitalizzato virtuale e tridimensionale le caratteristiche delle operazioni di produzione. Anzi, persino qualcosa in più, perché promette la visualizzazione e il monitoraggio di tutti i passaggi che dal layout vanno alla messa in funzione ed eventuale manutenzione successiva, includendo aspetti di safety. È recente da parte della specialista internazionale della robotica Fanuc la presentazione dell’edizione V10 del suo software di programmazione offline di robot e progettazione di celle di lavoro ad alte prestazioni ROBOGUIDE con interfaccia utente e funzionalità ottimizzate. Indirizzata anche al personale meno esperto, in tempi di skill shortage, integra una applicazione di realtà virtuale che registra e riproduce le performance delle celle garantendo agli utilizzatori un’esperienza immersiva nella quale si posizionano accanto ai robot per studiarne da vicino il comportamento.
Il futuro a portata di mano
Tornando al disegno meccanico propriamente detto, in un prossimo futuro esso sarà sempre più interconnesso con strumenti di simulazione e analisi. Invece di creare semplicemente la geometria di un componente, i progettisti potranno integrare direttamente nel loro ambiente CAD funzionalità per analizzare le sollecitazioni, il flusso termico, la fluidodinamica e altri parametri critici. Questo permette di verificare virtualmente le prestazioni di un progetto in diverse condizioni operative, identificando potenziali debolezze o aree di miglioramento prima ancora di realizzare un prototipo fisico. L’integrazione della simulazione nel processo di disegno riduce i tempi e i costi di sviluppo, migliora l’affidabilità dei prodotti e consente di esplorare soluzioni progettuali più innovative.
L’assistente intelligente del progettista
Non solo. L’AI e il Machine Learning (ML) hanno, poi, il potenziale per automatizzare compiti ripetitivi, suggerire soluzioni progettuali ottimizzate e persino prevedere potenziali problemi. Sistemi di AI potrebbero analizzare grandi quantità di dati di progetti precedenti per identificare pattern e best practice, assistendo i progettisti nella scelta dei materiali, delle geometrie e dei processi di fabbricazione più appropriati. Algoritmi di ML potrebbero imparare dalle simulazioni e test virtuali per affinare i modelli e suggerire modifiche che migliorino le prestazioni o riducano i costi. L’AI non sostituirà il progettista ma diventerà un suo potente strumento di supporto, liberandolo da compiti gravosi e permettendogli di concentrarsi aspetti più creativi e strategici del processo di progettazione.
La centralità dei dati e la collaborazione nel cloud
In avvenire il disegno meccanico si legherà intrinsecamente alla gestione e alla condivisione dei dati. Piattaforme cloud consentono già ora ai team di progettazione distribuiti geograficamente di collaborare in tempo reale sullo stesso modello, condividendo informazioni, feedback e modifiche in modo efficiente. La centralizzazione dei dati di progetto facilita l’integrazione con altri sistemi aziendali, come PLM (Product Lifecycle Management) ed ERP (Enterprise Resource Planning), creando un flusso di lavoro più fluido e connesso. Realtà aumentata e virtuale per la visualizzazione immersiva, simulazione e analisi per la verifica virtuale, intelligenza artificiale e machine learning come assistenti intelligenti e piattaforme cloud per la gestione collaborativa dei dati: tutto concorre a ridefinire il modo in cui i prodotti meccanici vengono concepiti, progettati e realizzati. Abbracciare le nuove frontiere non solo aumenta efficienza e qualità del lavoro dei progettisti, ma apre anche nuove possibilità per l’innovazione e la creazione di prodotti sempre più performanti e competitivi.
