Quanto virtuale è il virtuale?

Cluadio Giardini. Università di Bergamo Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell’Informazione e della Produzione
Claudio Giardini. Università di Bergamo Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell’Informazione e della Produzione

E’ sempre più facile trovare nelle aziende software che permettono non solo di realizzare modelli geometrici virtuali del prodotto che si vuole realizzare (i classici CAD) o di programmare e simulare le lavorazioni necessarie alla loro realizzazione (i CAM), ma anche di simulare il processo di produzione vero e proprio.

E questo è vero sia si tratti di processi quale l’iniezione plastica, lo stampaggio della lamiera, lo stampaggio dei metalli a caldo o a freddo, la pressofusione, l’estrusione e così via.

Nella mia esperienza personale ho però potuto riscontrare che, in alcuni casi, progettisti e tecnologi pensano che questi software posseggano caratteristiche divinatorie per le quali, senza dire al software niente di che o senza preoccuparsi di cosa si stia dicendo al software, si pensa che questo sia in grado di dare in output riposte o informazioni precisissime.

Di fatto stiamo parlando di pacchetti FEM di simulazione in grado di simulare il processo. Se prendiamo ad esempio l’iniezione plastica si va dalle prime fasi di riscaldamento e fluidificazione del materiale, al suo ingresso nello stampo, al suo flusso durante il riempimento di quest’ultimo, al raffreddamento del materiale con conseguente ritiro, nascita di tensioni interne e trasformazioni chimico-fisiche, alla apertura dello stampo e relativa deformazione del pezzo prodotto non più contenuto nella cavità.

Ognuno di questi momenti è descritto da precise formule fisiche che descrivono la trasmissione del calore, il comportamento reologico del materiale in funzione della temperatura e della pressione (ovvero il legame tra gli sforzi e le deformazioni che regola il movimento del materiale nello stampo), il ritiro, le trasformazioni chimico-fisiche in funzione della temperatura.

Una volta realizzato quindi un modello virtuale delle attrezzatura coinvolte e del materiale, vengono assegnati a questi precise relazioni e precisi coefficienti fisici per rappresentare i fenomeni di cui sopra. Ad esempio il coefficiente di dilatazione termica, il coefficiente di scambio termico, il coefficiente d’attrito, il coefficiente di trasmissione del calore, il flusso termico in ingresso ed in uscita, la temperatura iniziale degli stampi, e così via. E qui nascono le difficoltà perché questi dati di input, come vengono chiamati, non sono sempre facilmente identificabili e quando vengono scelti non sempre sono i più corretti per la situazione che vogliamo studiare. Spesso ci si riferisce a database già presenti nel software che non necessariamente rappresentano la realtà in fase di studio.

Immettere dati sbagliati significa condurre simulazioni che daranno previsioni errate. Questo non è un problema di per se, basta tenerlo presente, sapere che l’output sarà una approssimazione della realtà tanto più buona quanto più i dati di input sono corretti. Usiamo quindi questi programmi, ma preoccupiamoci anche del fatto che mettere un coefficiente d’attrito pari a 0,1 va bene per certe situazioni e non va bene per altre e che, quindi, il flusso del materiale potrebbe essere simulato in modo non corretto.

Un processo simulato che prevede un pezzo prodotto conforme potrebbe non essere tale nella realtà e viceversa.

Ed ancora una cosa: a pari condizioni di lavoro una simulazione dà sempre gli stessi risultati, mentre nella realtà questo non avviene perché, anche quando pensiamo che tutto è “sempre uguale”, la casualità e la variabilità delle effettive condizioni di lavoro (ad esempio oscillazioni di temperatura, variazioni di umidità, differenti condizioni di lubrificazione) fanno sì che il risultato effettivo del processo non sia davvero costante.

Da qui discende l’importanza quindi di fare anche degli studi simulativi di cosa accade quando si prova a far variare leggermente alcuni dei parametri per capire quanto robusto è il processo stesso e quali sono i fattori che più influenzano l’esito del processo stesso.

I software sono uno strumento di lavoro potentissimo, guai non averne uno, ma occorre ricordare che è utile quanto una autovettura e che, come per l’autovettura, occorre sapere come si comporta, come si guida, cosa ci si può fare e così via, altrimenti diventa uno strumento pericoloso per se e per gli altri.

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