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ANALISI E CALCOLO
numero 77, novembre/dicembre 2016
Poste Italiane Spa - Spedizione in Abbonamento Postale - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 - n. 46) art.1, comma 1 - CNS Udine - € 6,00
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Industria 4.0: la necessità
di formarsi (e di formare)
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Sergio Terzi,
Professore di Product Lifecycle
Management, Politecnico di
Milano, Manufacturing Group
Condirettore Osservatorio
Industria 4.0
«il Paese ha la
drastica necessità di
investire in risorse
modellistiche e
simulative, per
progettare meglio,
sperimentare soluzioni
più innovative,
attraverso cui ottenere
solidi vantaggi
comparati rispetto ai
player dell’ingegneria
internazionale».
i è già capitato di parlare di Industria 4.0 su queste pagine ad
inizio di quest’anno. Ora – dopo un po’ di mesi di attesa – finalmente se ne inizia a parlare anche fuori dai circuiti degli esperti
(quali sono i lettori di questa rivista). Complice il Piano Nazionale
Industria 4.0 annunciato dal Governo (con i suoi 13 miliardi di attesi
investimenti), finalmente in Italia si parla di promozione dell’industria e del suo indotto, in termini operativi e programmatici e non
solo en passant. Cosa accadrà al Piano Nazionale – se, come e quando uscirà dalla Finanziaria in discussione in queste settimane – non
è questione al momento a noi nota. Ci sono però note le linee guida, il testo iniziale proposto dall’Esecutivo e i relativi allegati tecnici,
che – ancora una volta finalmente! – danno spazio, con meccanismi
potenzialmente virtuosi di iper/super-ammortamento, ad una reale
digitalizzazione dei processi industriali, compresi quelli di ingegneria (nelle bozze inviate alla discussione i software di simulazione
compaiono tra i beni ammortizzabili!).
Non sta a me fare il plauso ad un’azione governativa – anche se
ammetto che la proposta formulata dal Ministro Calenda mi piace
molto – né tantomeno penso sia di particolare interesse per i lettori
di A&C un commento completo al Piano. Ipotizziamo però per un
attimo che le intenzioni governative siano suffragate dal Parlamento e che si entri nell’operatività del Piano con le nostre imprese.
Possiamo dire di essere pronti a cogliere l’opportunità? Onestamente ho qualche dubbio. Ho qualche dubbio circa il fatto che le
nostre imprese manifatturiere – con i relativi decisori – capiscano
subito come investire al meglio in tecnologie digitali capaci di costruire reali vantaggi competitivi. Ammetto di avere la neanche tanto
segreta paura che soldi – sia pubblici che privati, quali sono quelli
previsti dal Piano – si perdano in rivoli di poco valore. La mia paura si
basa sui fatti: meno di un’azienda su 3 ha cognizione di cosa sia
il paradigma di Industria 4.0 (dati del nostro Osservatorio Smart
Manufacturing, su 305 imprese intervistate ad inizio 2016). C’è un
evidente problema di awareness (consapevolezza e conoscenza) tra
le nostre imprese. Lo dico e lo penso da tempo: in Italia manca una
adeguata cultura tecnico-manageriale. Non mancano gli esperti, ma
purtroppo tali esperti non sono sempre nelle posizioni che contano,
nelle Istituzioni, ma anche nelle nostre imprese.
Nel caso specifico dei lettori di A&C – che fin dall’editoriale di gennaio
ho indicato come esperti di Industria 4.0 per definizione tautologica –
ritengo che sia opportuno segnalare come il Paese abbia la drastica
necessità di investire in risorse modellistiche e simulative, per progettare meglio, sperimentare soluzioni più innovative, attraverso cui
ottenere solidi vantaggi comparati rispetto ai player dell’ingegneria
internazionale. Non ho dubbi che i nostri lettori siano esperti della
propria disciplina, ma purtroppo so che i decisori aziendali (imprenditori, manager, ecc.) non lo sono affatto. La vera occasione che Piano
Nazionale Industria 4.0 – nelle forme in cui sarà approvato – potrà
darci è questa: creare maggiore consapevolezza del nostro ruolo di
tecnici avanzati, sia tra noi che tra i decisori aziendali. Sta a noi sfruttare l’occasione al massimo, non tanto formandoci ulteriormente –
cosa che comunque non guasta mai – ma formando altri a comprendere il nostro ruolo e il valore delle nostre competenze.
(Sergio Terzi)
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
5
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copertina
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“FRECCE TRICOLORI FLIGHT
SIMULATOR” PORTA LA PAN
SU SMARTPHONE E TABLET
Alessio Baruzzo
Nata nel 1961 in seguito alla decisione dell’Aeronautica Militare di creare un
gruppo permanente per l’addestramento all’acrobazia aerea collettiva dei
suoi piloti, la Pattuglia Acrobatica Nazionale (PAN), meglio conosciuta come
“Frecce Tricolori”, debutta nel più realistico dei simulatori di volo realizzato da
RORTOS per dispositivi iOS ed Android.
N
el campo dei simulatori di
volo la scelta per l’utente
non è molto ampia, e diventa particolarmente ridotta se
consideriamo il sempre più importante mercato dei dispositivi mobili,
dove i prodotti di qualità si contano
sulle dita di una mano. Per questo
tutti gli appassionati di volo saranno contenti di poter acquistare
dall’11 novembre su Google Play e
Apple Store l’app “Frecce Tricolori
Flight Simulator”, proposta a 4,99€.
Lo sviluppatore è Rortos, azienda
italiana specializzata proprio nella
realizzazione di software di simulazione di volo per dispositivi mobili,
che ha messo in campo tutto il suo
know-how collaborando con Aeronautica Militare e Difesa Servizi
SpA nella realizzazione del primo
videogioco ufficiale che mette il
giocatore nei panni dei piloti della
PAN.
Lo abbiamo provato, ed ecco cosa
offre nel dettaglio l’ultima creazione
Rortos.
In apertura il menù principale di gioco che propone quattro opzioni:
•“Hangar”, dove è possibile ammirare l’AerMacchi MB-339A/PAN
in dotazione alla Pattuglia Acrobatica Nazionale unitamente ad
alcune informazioni e curiosità su
di esso;
•“PAN”, dove sono presenti i dieci
piloti della pattuglia con informazioni sulla loro esperienza aeronautica;
•“Flight sim”, modalità di gioco
della quale parleremo in seguito;
•“Gioca”, ovvero il fulcro del gioco dove saremo alla guida delle
Frecce Tricolori.
Infine nel menù delle impostazioni
potremo tener d’occhio il nostro
profilo, con il riepilogo dei progressi
e dei risultati raggiunti.
6
Frecce Tricolori Flight
Simulator
Accedendo alla sezione “Gioca” ci
si trova di fronte a quattro località:
Rivolto (base operativa della PAN
a Udine), RAF Fairford (il Royal Air
Force Fairford è una base aerea della RAF nel Gloucestershire, Regno
Unito), Terracina (Latina) e Manerba
del Garda (Brescia) le quali contengono 14 manovre acrobatiche (ad
eccezione della prima che ne contiene 11) da completare. Per accedere
alla manovra successiva è sufficiente completare quella precedente a
qualsiasi livello di difficoltà.
Ognuna di queste è preceduta da un
briefing dove viene descritta e rappresentata graficamente per aver
piena comprensione di ciò che andremo a eseguire.
Una volta completate tutte le manovre di una località, è possibile eseguire in loco la propria esibizione
inserendo tutte le acrobazie ufficiali
PAN finora eseguite, con la possibilità di scegliere quale dei dieci piloti
(in gergo tecnico PONY) impersonare nella coreografia.
Molto interessante è la sezione
“progetta” nella quale è possibile
ideare delle manovre acrobatiche
personalizzate, potendo liberamente posizionare la formazione acrobatica (o le sue sezioni chiamate
linea avanti, rombetto e solista) ed
eseguire le evoluzioni che si vogliono compiere.
Durante il volo acrobatico siamo
chiamati ad eseguire le manovre
maneggiando l’aereo con il sensore
di movimento dello smartphone o
del tablet in uso, cercando di essere
il più precisi possibile nella traiettoria delineata che indica il percorso
da seguire.
A questo si aggiungono i comandi
del fumo e del timone di coda per
le virate, da premere con il giusto
tempismo.
Fin da subito è possibile eseguire
le manovre in tutti e tre i livelli di
difficoltà disponibili, ovvero easy,
medium e sim: se soprattutto nel
primo, e in maniera più moderata
nel secondo, la traiettoria dell’aereo
viene corretta in automatico permettendo a tutti di riuscire a portare a termina le manovre, nel terzo
qualsiasi correzione di questo tipo è
assente e la riuscita dell’acrobazia
dipende solo dal giocatore, il quale
è chiamato a dover memorizzare a
dovere le tempistiche delle manovre
per non finire irrimediabilmente fuori traiettoria. Ovviamente a un livello
di difficoltà maggiore corrisponde
un moltiplicatore del punteggio ottenuto più elevato.
Questo punteggio permette di confrontarci con la classifica online
globale del gioco, sicuramente un
buon stimolo per proseguire nelle
evoluzioni.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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copertina
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La pattuglia Acrobatica
Nazionale ha ora un
videogioco ufficiale
sviluppato da Rortos su
licenza di Aeronautica
Militare e Difesa Servizi SpA
Flight Sim
Per quanto concerne l’opzione di
gioco “Flight sim” accennata in precedenza, consiste in una modalità
dove si hanno a disposizioni più di
500 aeroporti e 8000 waypoint fra i
quali è possibile volare liberamente
impostando partenza, destinazione
e scali intermedi. Sono presenti gli
effetti meteorologici fra cui il vento,
in grado di complicare le manovre di
atterraggio.
L’abitacolo degli aerei è realizzato
con cura notevole e il ciclo giorno/
notte, assieme a delle convincenti
luci notturne, restituiscono un buon
colpo d’occhio durante il volo.
I comandi a nostra disposizione
sono l’acceleratore, il timone di
coda, i flap, i deflettori e il carrello.
Bisogna notare come questa modalità di gioco sia in netta controtendenza con la rapidità d’uso a cui ci
hanno abituato i giochi per smartphone, in quanto raggiungere due
aeroporti separati da un oceano può
richiedere più di mezz’ora. È possi-
bile anche eseguire le manovre di
decollo e atterraggio singolarmente per prendere confidenza e, se la
prima è molto facile da eseguire,
portare a termine con successo un
atterraggio richiede l’uso sapiente
di tutti i comandi.
“Flight sim” per quanto sia presente nel menù di gioco fin da subito,
è disponibile per essere utilizzato
al prezzo di 4,99€ con il solo AerMacchi MB-339A/PAN, oppure con
l’aggiunta di altri tre modelli di aereo (Tornado, Eurofighter e F-104
Starfighter) a 5,99€.
Conclusioni
Frecce Tricolori Flight Simulator è
un’app sviluppata nell’ambito delle
attività di promozione e valorizzazione dei marchi delle Forze Armate
e Rortos è riuscita, grazie alla sua
esperienza nel campo, ad offrire un
modello di volo impegnativo ma al
contempo appagante, in grado di
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
appassionare anche chi non è un
particolare intenditore nel campo
dell’aeronautica.
Dal lato dei difetti, a nostro avviso
si sente la mancanza di tutte quelle cose che rendono un pilota, un
membro della PAN e definiscono il
suo mondo. Sarebbe infatti interessante una modalità “carriera” (sulla
falsariga di ciò che ci propongono
alcuni titoli sportivi odierni) nella
quale da semplice pilota, tramite
allenamenti ed esperienza accumulata su velivoli sempre più prestazionali, si possa entrare a far parte
della pattuglia acrobatica fino a ricoprire il ruolo di solista e -perché
no?- quello di “Supervisore addestramento acrobatico” che spetta
ai PONY che hanno maturato grande esperienza. Ma questa, forse, è
un’idea per il futuro.
Fonte:
http://www.aeronautica.difesa.it/
comunicazione/notizie/Pagine/
presentatoilvideogiocodellefreccetricolori.aspx
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u
Comfort alla
guida: ricerca
degli ingegneri
dell’Università di
Pisa per ridurre le
vibrazioni dei veicoli
La tecnologia, studiata per il
settore dei macchinari agricoli,
può essere estesa anche ad altri
tipi di veicoli.
Minori vibrazioni e più comfort
alla guida è quanto promette
una nuova tecnologia sviluppata
dagli ingegneri dell’Università
di Pisa. Il team composto dal
professore Leonardo Bertini,
responsabile della ricerca, e dagli ingegneri Francesco Bucchi,
Bernardo Monelli e Paolo Neri
ha condotto lo studio in collaborazione con Letomec, spin-off
dell’Ateneo pisano, e l’azienda
Global Garden Products di Castelfranco Veneto (Tv). Il focus
era sul settore dei macchinari
agricoli, ma la tecnologia, assicurano i ricercatori, può essere
estesa ad altri tipi di altri veicoli
o prodotti che prevedano l’interfaccia uomo-macchina.
“Il nostro obiettivo era la caratterizzazione delle vibrazioni di
un mezzo agricolo con operatore
– ha spiegato Bernardo Monelli
– e così abbiamo sviluppato due
differenti modelli per lo studio in
fase progettuale della risposta
vibratoria del veicolo, essenziali
ai fini della valutazione dei parametri di comfort per l’utente”.
Il progetto, durato quattro mesi,
è stata sviluppato nei laboratori
della sezione di Meccanica del
dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Ateneo pisano dove sono state eseguite
le prove sperimentali. E appena
concluso è già arrivato un primo riconoscimento. Il team dei
ricercatori pisani ha infatti ricevuto il “Poster Award” nel corso dell’International CAE Conference 2016 che si è svolta a
ottobre a Parma piazzandosi fra
i cinque vincitori “ex-aequo” su
un totale di cinquantadue lavori
presentati.
(Unipinews)
news & products
Marc 2016 di
MSC Software
introduce nuovi
modelli di materiali
per simulazioni
multifisiche nonlineari
MSC Software Corporation ha annunciato la nuova versione di Marc
2016 per le simulazioni non-lineari
e multifisiche di prodotti ingegnerizzati, dai componenti in gomma
per il settore automobilistico alla
modellazione di materiali compositi
per l’industria aerospaziale, nonché
per l’analisi multifisica di dispositivi
medici e apparecchiature elettroni-
che di consumo. L’accurata simulazione del comportamento di materiali complessi dipende non solo
dalle loro formulazioni costitutive,
ma anche dai test fisici che occorre
condurre per la loro caratterizzazione. Marc 2016 - leggiamo in un
comunicato - introduce capacità di
modellazione di materiali multipli,
fitting dei dati ottimizzato per la caratterizzazione dei materiali e ulteriori miglioramenti volti a incrementare la produttività dell’utente.
Nuovi modelli di materiali
Comprendere la trasformazione di
fase dei materiali contribuisce a ottimizzare i processi di fabbricazione
quali saldatura, pressofusione, forgiatura e trattamento termico. Gli
ingegneri possono usare Marc 2016
per analizzare il cambiamento di
fase a seguito di un trattamento termico e per fare una stima di fattori
come durezza del materiale, resistenza, distribuzione delle tensioni
residue e distorsione finale.
Sono stati introdotti nuovi metodi
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
per implementare le equazioni di
plasticizzazione sotto forma di funzione dei parametri equivalenti di
deformazione plastica, velocità di
deformazione, temperatura e parametri definiti dall’utente. Ciò offre
una maggiore flessibilità nella scelta di modelli di plasticità, in particolare per le simulazioni dei processi
di fabbricazione.
Il modello di danno Johnson-Cook
viene spesso utilizzato dagli ingegneri per la modellazione della progressione del danno nei metalli ad
alte temperature e con velocità di
deformazione elevate. Questo modello, disponibile nella nuova versione, può essere utilizzato anche per
una stima della rottura o frattura del
metallo durante operazioni come il
processo di rivettatura.
Nuove capacità di fitting dei dati dei
materiali per la caratterizzazione di
elastomeri avanzati
La caratterizzazione dei materiali
richiede la derivazione di parametri
specifici dai dati dei test, un’attività che può rivelarsi particolarmente difficile per i modelli complessi.
Marc 2016 introduce capacità di fitting dei dati per i modelli di materiali
elastomeri recentemente introdotti,
inclusi Bergstrom-Boyce, Payne e
materiali viscoelastici termoreologicamente semplici. Gli ingegneri dei
settori automobilistico e aerospaziale, dell’industria manifatturiera
per la produzione di macchinari e
dei settori del gas e del petrolio che
lavorano sugli elastomeri ne trarranno vantaggio in termini di tempo
potendo abbinare alle analisi i dati
dei test. Ulteriori dettagli sulle caratteristiche della nuova versione:
www.mscsoftware.com/it
9
u
emergenza terremoto
Dal giapponese ALOS 2
nuovi dettagli sugli effetti
del terremoto
I dati ALOS 2 forniscono informazioni molto importanti per
ricostruire geometria e posizione delle sorgenti sismiche.
Le elaborazioni effettuate dal CnrIrea sulle immagini radar acquisite
dal sensore giapponese ALOS 2
(operante in banda L), relativamente al terremoto del 30 ottobre 2016,
confermano i risultati ottenuti dalle
precedenti analisi basate sui dati dei
sensori Sentinel-1 e COSMO-SkyMed, aggiungendo nuovi dettagli. In particolare, la mappa di deformazione co-sismica, calcolata utilizzando le immagini ALOS 2 pre e
post-evento (acquisite rispettivamente il 24 agosto e il 2 novembre
Igag - Cnr,
contagio sismico
Ogni volta che si sviluppa un terremoto lungo una superficie di faglia, la zona ipocentrale si scarica
(rilassamento) e vengono caricati
i volumi adiacenti (lateralmente) alla faglia stessa. Tali volumi,
sottoposti ad un nuovo stato di
stress, possono cedere (rompersi)
e generare terremoti a loro volta.
Sono processi di propagazione
laterale della sismicità (contagio) relativamente frequenti, già
osservati in altre aree sismiche
della Terra come per esempio in
10
u
Mappa di deformazione co-sismica
(nella linea di vista del radar), ottenuta con la tecnica dell’interferometria radar differenziale, a partire
dai dati radar ALOS 2 acquisiti il
24/08/2016 ed il 02/11/2016, da
orbite ascendenti.
2016), evidenzia due lobi principali
di deformazione. Il primo, che interessa l’area di Norcia, mostra uno
spostamento verso ovest e un sollevamento che, nella linea di vista del
radar, corrispondono a circa 35 cm
di deformazione.
Il secondo mette in luce un significativo abbassamento del suolo
nell’area di Castelluccio (più di 60
cm in linea di vista del sensore) e
uno spostamento verso est dell’area
di Montegallo.
Grazie alla loro minore sensibilità
alla copertura vegetale rispetto ai
dati di altri satelliti, i dati ALOS 2
forniscono informazioni molto importanti per ricostruire geometria e
posizione delle sorgenti sismiche.
I dati ottenuti dal satellite ALOS 2
sono frutto degli accordi esistenti tra l’Agenzia Spaziale Italiana e
quella giapponese (Jaxa), ulteriore
dimostrazione della cooperazione
internazionale che è alla base dell’attività spaziale, come già evidenziato
con i satelliti Cosmo SkyMed e Sentinel in molteplici occasioni.
Turchia, California e Haiti. Questo
processo sta coinvolgendo l’Appennino centrale in questi mesi.
Il terremoto si è spostato da Amatrice verso nord, nell’area di Visso
e Ussita, e da questi luoghi oggi
nuovamente verso sud nell’area
di Norcia, dove il terremoto di
Amatrice di agosto si era arrestato. Gli intervalli di tempo tra un
terremoto forte ed un altro forte
adiacente possono essere di anni
o decine di anni, ma anche giorni
o mesi come sta accadendo oggi
in Appennino centrale.
Purtroppo non si è in grado di
prevedere quando e come tale se-
quenza sismica andrà a scemare,
né si può in linea teorica escludere altri terremoti forti come e più
di quelli avvenuti fino ad oggi in
aree adiacenti a quelle colpite in
questi mesi.
Va però detto che se da una parte questa sequenza è fortemente
preoccupante, dall’altro lato la
propagazione laterale fa sì che si
verifichino una serie di terremoti
forti ma non fortissimi. Molto peggio sarebbe se tutti questi segmenti della faglia (Amatrice, Visso, Norcia) si fossero mossi tutti
insieme generando un terremoto
di magnitudo almeno 7.0.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
università
u
Donne e Università
in Italia
Una lettera aperta chiede maggiore
equità per le carriere accademiche
femminili.
Un risultato nato da un intenso scambio di opinioni ed esperienze durante
la conferenza Womath 2016 (Women
and Research in Mathematics: the
Contribution of SISSA), tenutasi a
settembre alla Scuola Internazionale
Superiore di Studi avanzati (SISSA)
di Trieste: in tre giorni di dibattiti
e conferenze, le scienziate hanno
concretizzato il loro impegno nel
valorizzare e supportare le carriere
femminili all’interno dell’accademia,
formulando alcune richieste precise
contenute in una lettera aperta al
Governo Italiano. Le donne nel mondo del lavoro sono ancora soggetti
fragili, sia che si guardi al panorama
italiano sia a quello internazionale.
A penalizzarle sono il pregiudizio,
spesso inconscio, che nasce da
una cultura dalle radici patriarcali,
cosi come il fatto che proprio alle
donne tocca la maggior parte del
lavoro di cura dei figli e della casa, e
ovviamente le necessità fisiologiche
della gravidanza e dell’allattamento.
Il mondo accademico in questo non
è diverso dal resto del mercato del
lavoro: anche qui, statistiche alla
mano, si osserva che la percentuale
di donne diminuisce a mano a mano
che si sale verso i vertici della gerarchia professionale. Questo a dispetto del gran numero di ragazze che si
laureano o conseguono il dottorato
di ricerca. Come fare per cambiare
questa tendenza, si sono chieste le
matematiche che hanno partecipato
qualche settimana fa alla conferenza
Womath, (organizzata dalla SISSA,
in collaborazione con l’Università di
Udine e altri enti e il patrocino della
Regione FVG e l’Ordine dei giornalisti FVG). Come tutelare adeguatamente la carriera e il benessere
delle donne che intraprendono un
lavoro nella ricerca scientifica e
nell’insegnamento universitario in
Italia? “In tal senso ci sono già molti
interventi in vari paesi, sia in Europa
sia negli Stati Uniti. Anche gli organismi sovranazionali (dalla Comunità Europea alle società scientifiche)
sono consci del problema e negli
anni hanno introdotto misure concrete per risolverlo”, spiega Tamara
Grava, matematica della SISSA nel
comitato organizzatore di Womath,
“e questi sforzi hanno portato quasi
ovunque a un miglioramento lento,
ma costante”. “La matematica in
Italia, in questo contesto, è doppiamente in controtendenza”, aggiunge
Barbara Fantechi, matematica della
SISSA anche lei fra le organizzatrici
di Womath, “da un lato la partecipazione femminile è relativamente alta
rispetto alla media europea (circa
il 15% fra i docenti di prima fascia),
dall’altro purtroppo questa percentuale, anziché essere in crescita, mostra un leggero calo”. Un gruppo di
partecipanti a Womath ha proposto
alcuni provvedimenti concreti contenuti in una lettera aperta indirizzata
al Governo. I provvedimenti indicati
nel testo, in molti casi si sono ispirati
a esperienze già messe in pratica in
altri paesi o a livello europeo. Fra le
varie proposte vi è l’introduzione di
misure concrete per incentivare una
presenza adeguata di donne nei progetti e nei congressi finanziati con
fondi pubblici e interventi a tutela
dei periodi di maternità e supporto
per le famiglie nella gestione dei figli
piccoli con servizi ad hoc (la creazione di nidi e scuole per l’infanzia
aziendali, per esempio). La lettera
integrale (che ha anche il sostegno
della Conferenza Nazionale degli
organismi di parità delle Università
italiane) si può leggere alla pagina
https://goo.gl/GKJJfj
Ricerca, on line la nuova versione
del portale ResearchItaly
È on line la nuova versione del portale Miur dedicato alla ricerca, www.
researchitaly.it. Dopo tre anni di attività il sito, che si rivolge direttamente alla comunità scientifica con notizie e informazioni utili sul e per il
mondo della ricerca, adotta una nuova veste grafica aggiornata secondo
le Linee guida per il design dei siti della PA.
La nuova versione del portale va inoltre incontro alle esigenze dei lettori,
sempre più orientati ai dispositivi mobili. È prevista una maggiore integrazione con le piattaforme social. Migliaia di articoli, storie di successo,
progetti di ricerca, interviste ai protagonisti, eventi di settore caratterizzano e continueranno a caratterizzare il portale che usa un linguaggio
semplice e comprensibile per arrivare a tutti i lettori.
Il portale darà la massima visibilità a Centri di ricerca e Università, scienziati affermati e giovani ricercatori italiani con contenuti in lingua italiana
e inglese. L’aggiornamento della piattaforma seguirà in modo coerente
la strategia di sviluppo disegnata dal nuovo Programma Nazionale della
Ricerca 2015-2020 recentemente presentato dal Ministro Stefania Giannini: il portale è organizzato per aree tematiche che corrispondono alle
12 aree di specializzazione della ricerca previste dal PNR.
Research Italy si può seguire anche via Twitter attraverso l’account
@researchitaly e su Facebook attraverso la pagina ResearchItaly.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
11
u
MARCONI ai primi posti
della classifica dei
supercomputer più
potenti al mondo
Il secondo aggiornamento,
appena concluso, ha portato il
supercomputer MARCONI del
Cineca al dodicesimo posto nella
TOP500, la lista dei supercomputer
più potenti al mondo.
aggiuntiva di 11 Pflop/s (11 milioni
di miliardi di operazioni al secondo).
MARCONI sarà completato nel luglio
del prossimo anno, quando un ultimo aggiornamento porterà il sistema ad una potenza complessiva di
circa 20 Pflop/s, grazie all’impiego
di processori Intel Xeon di prossima generazione. Il nuovo sistema di
calcolo è a disposizione del sistema
accademico nazionale, del mondo
della ricerca, dell’ecosistema europeo per il calcolo ad alte prestazioni,
e anche della comunità scientifica
internazionale attraverso Eurofusion,
il Consorzio Europeo per lo Sviluppo
dell’Energia da Fusione Nucleare.
Cineca
Annunciata nel corso del convegno internazionale Supercomputing Conference a Salt Lake City, la
Top500, la lista dei supercomputer
più potenti al mondo, che vede il
supercomputer
Cineca al dodicesimo posto del
ranking mondiale, e al primo posto
nell’Unione Europea per quanto riguarda i sistemi di calcolo dedicati
alla ricerca scientifica. Con l’installazione di questo secondo aggiornamento del progetto di sviluppo del
sistema di supercalcolo MARCONI,
l’Italia si colloca al settimo posto,
dopo Cina, Stati Uniti, Giappone,
Germania, Gran Bretagna e Francia,
in termini di potenza di supercalcolo
disponibile a livello nazionale, un asset strategico per lo sviluppo socio
economico.
Avviato in produzione lo scorso luglio
con una configurazione costituita da
60 mila processori e una potenza di
picco di 2 Pflop/s, MARCONI è stato aggiornato a inizio novembre con
ulteriori 240 mila processori Intel®
Xeon Phi™ di ultimissima generazione (KnightLandings) e una potenza
12
L’installazione di MARCONI rientra in
un complesso piano deliberato dagli
organi di governo del Cineca per lo
sviluppo dell’infrastruttura Italiana
per il calcolo scientifico a supporto
della ricerca, che porterà la potenza
di calcolo fino ai 50/60 Pflop/s entro l’anno 2020.
E4 Computer engineering
Protagonista
dell’innovazione
E4 Computer Engineering, azienda
emiliana attiva dal 2002 nella produzione e fornitura di soluzioni computazionali complesse destinate al
mondo della ricerca e dell’industria,
si è aggiudicata il contratto per la
costruzione di un sistema di supercalcolo innovativo nell’ambito del
progetto PCP (Pre commercial Pro-
u
curement) di PRACE. Il Consorzio
PRACE (Partnership for Advanced
Computing in Europe) ha lo scopo
primario di promuovere la ricerca
scientifica. Nello specifico, l’obiettivo del procurement Pre-commercial
è quello di sostenere l’innovazione
tecnologica dei sistemi con alte capacità di calcolo finalizzata alla riduzione dei consumi energetici, per garantire in Europa servizi pubblici ad
alta efficienza e quindi a basso costo
e a basso impatto ambientale.
Il processo di selezione, iniziato nel
2012, è stato altamente competitivo. E4, grazie al know-how acquisito in anni di collaborazione con i
maggiori centri di ricerca Europei,
ha proposto una soluzione che si
è posizionata al primo posto per le
capacità prestazionali grazie anche
all’adozione delle innovative piattaforme di calcolo OpenPOWER™ con
processori POWER8 equipaggiate
con GPGPU che sfruttano il bus
NVlink. Il miglioramento dell’efficienza energetica è stato raggiunto
adottando lo standard OCP, utilizzando il sistema di raffreddamento
ad acqua e, con la collaborazione
dell’Università di Bologna, tramite
l’adozione di componenti hardware e software sviluppati ad hoc
che permettono il monitoraggio e
la gestione del sistema ad elevata
frequenza, riducendo al minimo il
consumo energetico delle singole
componenti elettroniche. Il Precommercial Procurement, il primo
in ambito HPC in Europa, è un’iniziativa congiunta di diversi paesi e
partner condotta da un consorzio
composto da Centri afferenti a PRACE: oltre al CINECA (Italia) come
Procuring Entity, hanno partecipato
anche CSC (Finlandia), EPCC (UK),
JSC (Germania) e Genci (Francia).
PRACE AISBL è coinvolto come organo consultivo in questo Pre-commercial Procurement pilota, realizzato
nel contesto della terza edizione del
progetto PRACE (PRACE-3IP) sostenuto dalla Commissione Europea.
La conclusione della terza fase di
esecuzione del PCP è prevista per
fine dicembre 2017.
La soluzione proposta da E4 Computer Engineering è stata presentata
durante SC16, l’evento di riferimento
per il mondo HPC, che si è tenuto a
Salt Lake City (UT) nei giorni 14-17
novembre.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
L’Italia che innova
supera le incertezze
economiche
Il mercato digitale cresce: +1,2% nei
primi sei mesi.
Importante dare impulso ai
programmi di digitalizzazione del
Paese e al settore.
Santoni, Presidente Assinform: «Nei
primi sei mesi del 2016 e nel mercato ICT, i segnali positivi hanno prevalso sul rallentamento congiunturale. Le componenti più innovative,
che già avevano permesso l’anno
scorso di invertire un ciclo negativo,
confermano la loro vitalità e conferiscono al mercato ICT una resilienza
spiegabile solo con la crescente attenzione alle potenzialità del digitale
per innovare prodotti, servizi e processi dando slancio all’economia. Il
ritardo da recuperare è però ancora
importante. L’accelerazione sui tanti fronti dell’Agenda Digitale e il varo
dei programmi Industria 4.0 diventano essenziali per riportarsi al passo, e anche per stimolare un’evoluzione del settore ICT che consenta
al Paese di contare stabilmente sul
know how necessario».
Il rallentamento del quadro macroeconomico non intacca le potenzialità
di ripresa della digitalizzazione del
Paese.
Nei primi sei mesi del 2016, il mercato digitale italiano (informatica,
telecomunicazioni e contenuti) è
cresciuto dell’1,2% rispetto allo stesso periodo dell’anno precedente,
a 31.953 milioni di euro, lasciando
intravedere una crescita per l’intero
2016 dell’1,3% a 65.759 milioni a
fronte di una crescita 2015 dell’1%
e di cali continui negli anni precedenti. E se si scorpora dal mercato
la pur importante componente dei
servizi di rete di telecomunicazione,
il confronto diventa ancora più incoraggiante con una crescita del 3,2%
nel primo semestre del 2016, contro
il 2,5% del primo semestre dell’anno
scorso. Queste le principali evidenze
numeriche dell’andamento del mercato ICT in Italia per i primi sei mesi
del 2016, secondo le rilevazioni di
Assinform condotte in collaborazione con NetConsulting Cube.
«Per recuperare i ritardi accumulati
negli scorsi anni servirebbero dinamiche più sostenute» ha commenta-
economia
u
to Santoni, ma i segnali sono comunque buoni, sia per il segno più che
per il secondo anno accompagna i
trend complessivi, sia e soprattutto
perché è sempre più evidente un mutamento della domanda che spinge
le componenti più legate all’innovazione di processi, servizi, prodotti».
E infatti, mentre la progressione dei
contenuti e della pubblicità digitale
le priorità sono note. Attengono
alla diffusione delle infrastrutture
digitali in banda larga, all’attuazione
della Strategia Digitale, ai nuovi programmi Industria 4.0, alla creazione
di competenze digitali, da intendersi
anche come capacità di interpretare
i vantaggi del digitale. È importante
mettere una marcia in più nell’attuazione dell’Agenda Digitale a partire
(+ 9%) compensa il calo dei servizi
di rete (-2,2%), crescono i servizi ICT
(+2%, spinti dal Cloud) e ancora di
più il software e le soluzioni (4,8%,
grazie anche all’IOT). Se si attraversano i diversi comparti per pesare
le dinamiche delle componenti più
innovative (digital enabler) si nota
come il Cloud cresca a tassi attorno
al 20%, l’IoT al 15%, il mobile business al 13/14%, le soluzioni per la
sicurezza al 5%.
«Attenzione particolare meritano
l’IoT e il Cloud. – ha aggiunto Santoni -. L’IoT è quanto di più potente
ci possa essere per innestare le potenzialità del digitale in quelle degli
altri settori chiave del made in Italy,
innovandone prodotti, servizi e filiere, e offrendo spazi molto promettenti ai progetti di digitalizzazione
diffusa in chiave Industria 4.0. E
questo mentre i servizi di Data Center e del Cloud Computing danno
conto di mutazioni importanti, sia
sul fronte della domanda, per la facilità di accesso a capacità ICT senza investire in immobilizzazioni, sia
su quello dell’offerta ove l’accento
si va spostando sulla capacità di fornire funzionalità anziché asset.
Il cambiamento è già in atto, ma
ancora e solo nei settori più dinamici. Va assecondato ed esteso e
da SPID e Italia Login e da quanto
concorre al rafforzamento del percorso di digitalizzazione della PA.
Così com’è altrettanto importante
– ha continuato Santoni - dare seguito al disegno annunciato con il
programma Industria 4.0, che se
messo in pratica dà una marcia in
più su molti fronti: il coinvolgimento
dell’indotto dei servizi; il cambiamento dell’approccio all’incentivazione, attraverso misure di stimolo
ed agevolazione che lasciano margini all’imprenditorialità; la costruzione di un ecosistema digitale in
cui hanno ruolo i poli d’eccellenza
tecnologica; il coinvolgimento degli stakeholder; la messa in campo
di risorse non inferiori a quelle dei
paesi con cui concorriamo. Ma quel
programma bisogna realizzarlo al
più presto. Perché ne abbiamo bisogno e anche per evitare che l’attesa
si trasformi in un rinvio delle intenzioni di investimento.
L’evoluzione delle imprese del settore ICT - conclude Santoni - va incoraggiata, per creare occupazione
qualificata e per dare al Paese la
possibilità di non perdere il controllo del know how che è alla base
degli stessi programmi nazionali per
l’innovazione».
(Assinform)
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
13
u
Software AG e la
sua Fondazione
sostengono
le attività di
volontariato a favore
dell’integrazione
dei rifugiati
Assumere responsabilità e promuovere prospettive: Software AG partecipa al fondo di aiuti “Auf Augenhöhe” (“A pari livello”), un’iniziativa
della Software AG Foundation che
fornisce supporto finanziario alle fondazioni collettive che svolgono opere
di volontariato volte a favorire l’integrazione dei rifugiati in Germania.
L’integrazione del gran numero di
rifugiati che dallo scorso anno arrivano in Germania è, al momento, il
tema più caldo che si possa trattare
nel paese. Migliaia di volontari sono
impegnati nelle attività di accoglienza ed integrazione dei rifugiati al fine
di fornire le prime indicazioni e favorire il loro inserimento nel paese.
Per supportare queste attività, nel
2016 la Software AG Foundation ha
istituito il fondo “Auf Augenhöhe”,
con il patrocinio della GLS Treuhand.
L’obiettivo è fornire un supporto
finanziario, non burocratico, alle
iniziative collettive che stanno già
operando in svariati modi al fine di
organizzare momenti di aggregazione e crescita, in condizioni di parità,
per i rifugiati. I progetti sostenuti nella fase pilota sono dodici, tra cui un
progetto radiofonico d’integrazione
volto a dar voce ai rifugiati.
Salute e benessere
nel settore
automobilistico. gli
strumenti biometrici
Sorgono straordinarie opportunità
di crescita grazie alle partnership
delle case automobilistiche con
i fornitori tecnologici, secondo il
team per la Mobilità Intelligente di
Frost & Sullivan Milano. I progressi
nella biometria trasformeranno radicalmente l’esperienza di guida, la
salute e il benessere e la sicurezza
di veicoli entro il 2025. Poiché uno
su tre nuovi veicoli passeggeri inizia
ad essere dotato di funzioni di riconoscimento delle impronte digitali,
riconoscimento dell’iride, riconoscimento vocale, riconoscimento
14
news & products
dei gesti, monitoraggio del battito,
monitoraggio delle onde cerebrali,
rilevamento dello stress, monitoraggio della stanchezza, monitoraggio
delle palpebre, monitoraggio facciale e rilevazione del battito cardiaco,
grazie a tecnologie built-in, broughtin e basate sul cloud, l’ecosistema
della biometria in ambito automobilistico compirà un balzo in avanti.
Le principali case automobilistiche
e i fornitori di primo livello devono
stare al passo con le tecnologie, i
modelli di business e le normative
che danno forma a questo spazio
dinamico. Le partnership tra case
automobilistiche e aziende che
producono dispositivi indossabili si
tradurranno in una più rapida diffusione degli strumenti biometrici nel
settore automobilistico.
Metallurgia per non
Metallurgisti
Sul successo e l’esperienza acquisita
nelle edizioni precedenti, l’Associazione Italiana di Metallurgia, propone
la sesta edizione del Corso Metallurgia per non Metallurgisti. L’iniziativa
di formazione si rivolge a chi lavora
con i materiali metallici e sovente
non ha potuto ricevere in tempo
opportuno le basi metallurgiche necessarie. Il Corso si sviluppa in sei
giornate (15, 16, 22, 23 febbraio e
1, 2 marzo 2017), suddivise su tre
settimane consecutive, per garantire
continuità e, nel contempo, limitare
u
assenze prolungate dalle aziende. I
docenti, scelti tra esperti noti in Italia e all’estero, di estrazione sia accademica sia industriale, assicurano
un mix di competenze difficilmente
raggiungibili in altra sede. Il Corso
è dedicato a persone non coinvolte
in attività che richiedono una preparazione avanzata nei vari settori metallurgici, ma alle quali è sufficiente
la conoscenza, l’interpretazione e la
spiegazione della metallurgia nei più
svariati settori tecnologici, applicativi, selettivi, ispettivi e di collaudo.
“Metallurgia per non metallurgisti”,
con un linguaggio per “non addetti
ai lavori”, è rivolto a manager, personale di vendita e di acquisto, progettisti, ispettori e in generale a tutti
coloro che devono lavorare e utilizzare materiali metallici, senza avere
necessariamente una preparazione
universitaria. Il programma fornisce
sia pure sinteticamente, lezione per
lezione, le principali indicazioni riguardanti i diversi argomenti trattati
nel Corso. Le lezioni si susseguiranno
tra loro in modo da fornire al partecipante una conoscenza panoramica
a trecentosessanta gradi dell’ampio
settore metallurgico. I partecipanti
potranno inoltre richiedere Crediti
Formativi Professionali riconosciuti
dall’Ordine Ingegneri di Milano.
Il corso è organizzato dall’Associazione Italiana di Metallurgia insieme
con l’Ordine degli Ingegneri della
Provincia di Milano e con il patrocinio di AIPnD, Assofermet, IGQ.
www.aimnet.it
solidThinking lancia Click2Extrude® 2017, per
la simulazione dei processi di estrusione
La società solidThinking ha annunciato il lancio della nuova generazione
del software HyperXtrude: la suite Click2Extrude, formata da Click2Extrude Metal e Click2Extrude Polymer.
Le novità principali di Click2Extrude Metal 2017 comprendono:
•localizzazione delle zone di saldatura e predizione della loro resistenza meccanica per individuarne eventuali difetti interni;
•calcolo delle saldature trasversali e analisi dello strato di ossido esterno delle billette per individuare scarti e difetti estetici;
•predizione della rottura delle matrici.
Le novità principali di Click2Extrude Polymer 2017 comprendono:
•previsione del rigonfiamento della matrice e difetti di forma
nell’estruso;
•analisi della co-estrusione e interfaccia materiale;
•deformazione (clamshelling) e spostamento del mandrino.
Gli aggiornamenti apportati a Click2Extrude consentono agli utenti di
ridurre sensibilmente il tempo dedicato alla simulazione del processo
di estrusione.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
news & products
Nuovi metodi di modellazione e simulazione
per veicoli più sicuri
Per far fronte alla crescente concorrenza, le case automobilistiche sono
costrette a sviluppare prodotti innovativi di alta qualità in tempi sempre più
brevi. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato avanzate metodologie
di modellazione e simulazione di concetto le quali dovrebbero permettere
all’industria automobilistica di agire con maggiore prontezza e resistere
alla concorrenza globale. Il ciclo di progettazione dei veicoli è divenuto
sempre più complesso, poiché i costruttori di automobili si sforzano di
aumentare le prestazioni dei veicoli meccatronici allo scopo di soddisfare
le rigorose normative e le aspettative del cliente. Di conseguenza,
gli approcci autonomi ben consolidati per la simulazione non sono più
sufficienti a sostenere l’innovazione dei prodotti a costi accessibili. Con tale
premessa, le metodologie di progettazione di concetto svolgono un ruolo
cruciale nel promuovere l’innovazione dei prodotti. Queste consentono
agli ingegneri di identificare i punti deboli e valutare le contromisure
prima che siano disponibili i modelli dettagliati relativi alla progettazione
assistita al calcolatore. Inoltre, tali metodologie riequilibrano i molteplici e
conflittuali attributi delle prestazioni durante le fasi iniziali del processo di
progettazione. Nell’ambito del progetto INTERACTIVE (Innovative concept
modelling techniques for multi-attribute optimization of active vehicles),
gli scienziati hanno lavorato per fornire agli ingegneri automobilistici una
solida base metodologica di progettazione. Ciò dovrebbe servire come
piattaforma per lo sviluppo di rappresentazioni di diversi (sotto-)sistemi
in grado di essere combinati e utilizzati in qualsiasi fase del processo di
sviluppo dei veicoli. Tali metodologie e strumenti possono abbreviare il
processo di sviluppo industriale. Gli scienziati hanno sviluppato innovative
metodologie di modellazione di concetto e utilizzato strumenti avanzati
per l’analisi e la simulazione delle prestazioni dei veicoli. Questo processo
di modellazione e simulazione di concetto integrato consente agli utenti
di modellizzare in modo efficiente gli elementi strutturali con innovativi
materiali leggeri o schiume metalliche a partire dal livello del sottosistema
critico (telaio e sospensioni, pneumatici, carrozzeria) fino alla simulazione
e ottimizzazione in termini di sistema relativo al veicolo.
Le attività di divulgazione del progetto hanno incluso la partecipazione a
workshop, conferenze e corsi di formazione. I risultati sono anche stati
pubblicati su riviste scientifiche sottoposte a revisione paritaria.
Il progetto INTERACTIVE è in linea con gli obiettivi della Commissione europea per lo sviluppo di una mobilità più sicura, ecologica ed efficiente.
Gli sviluppi del progetto e i risultati di ricerca contribuiranno a un aumento
nella competitività del settore europeo dei veicoli su scala globale.
Fonte: © 2016 Unione europea - Cordis, http://cordis.europa.eu/
La prima versione
del codice sorgente
di Eclipse Kapua
L’annuncio segna una tappa fondamentale nella collaborazione per
creare una piattaforma open-source
e un grande ecosistema per una soluzione IoT completa.
Eurotech, leader nella fornitura di
piattaforme
Machine-to-Machine
(M2M) e soluzioni Internet of Things
(IoT), ha annunciato il rilascio del
primo codice sorgente aperto per
Eclipse Kapua, in collaborazione con
Red Hat, leader mondiale di soluzioni
open-source. Questo progetto opensource mette a disposizione degli
sviluppatori IoT e degli utenti finali
una piattaforma aperta per implementazioni IoT complete, evitando
soluzioni proprietarie costose e vincolanti e favorendo la collaborazione
all’interno della community. Eclipse
Kapua è una piattaforma modulare
che fornisce i servizi necessari per
gestire gateway IoT e dispositivi intelligenti. Kapua fornisce un’infrastruttura di integrazione e un pacchetto
iniziale di servizi per il tracciamento
e la gestione dei dispositivi, il routing
di messaggi, la gestione dei dati e
l’abilitazione di applicazioni.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
Secondo un recente
rapporto IDC, le
imprese non stanno
sfruttando
le loro opportunità
digitali
Il report, commissionato da
Interoute, dimostra che solo il
40% delle aziende sta utilizzando
sistemi di Unified Communications
per ottimizzare i propri processi
di business. L’indagine ritiene
che una delle ragioni alla base di
questo trend sia la complessità di
tali sistemi. La mancata spinta nel
processo di digitalizzazione dei
servizi porta le aziende a perdere
occasioni di risparmio e di maggiore
produttività.
L’obiettivo del documento è stato
quello di descrivere, da un lato, gli
sviluppi in ambito Unified Communications and Collaboration (UC&C),
e dall’altro le modalità con cui le
aziende possono costruire un ambiente adatto per l’utilizzo di queste
soluzioni. Il report dimostra che tra
le aziende basate in Europa, solo
quattro su dieci utilizzano regolarmente soluzioni UC.
La digital transformation guiderà le
strategie di business senza distinzione di mercati e settori, perché il
management è alla continua ricerca
di soluzioni che possano assicurare
un futuro alle proprie aziende. Ma
le opportunità digitali si modificano
e si aggiornano, rendendo difficile
per molte realtà il raggiungimento
dei loro obiettivi, nel processo di
digitalizzazione dei servizi. In questo scenario, le soluzioni UC&C
si ritagliano un ruolo importante.
I tool che integrano le soluzioni di
comunicazione di un’impresa possono infatti portare significativi
miglioramenti, sia nell’ambito della
customer experience, sia per quanto riguarda la produttività.
Secondo il report, le aziende con le
migliori possibilità di avere successo in futuro, sono quelle che riusciranno a integrare in modo flessibile
e sicuro tutte le loro piattaforme
aziendali.
Questo per consentire ai dipendenti di lavorare in modo più efficiente
ma anche per garantire un’interazione di qualità e senza interruzioni
con il cliente.
15
ANALISI E CALCOLO
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ri c e rc a / sta rt u p
CASCO SMART A ONDE
CEREBRALI PER MOTOCICLISTI
All’avveniristico progetto degli ingegneri biomedici di Roma Tre il Premio
Speciale Intesa San Paolo StartUp Initiative di Start Cup Lazio.
Il casco smart a onde cerebrali
“RIDE” (Remote Intention Detecting
Emulator) realizzato dal Laboratorio
di Ingegneria Biomedica Biolab3 del
Dipartimento di Ingegneria dell’Uni-
versità degli Studi Roma Tre ha
vinto il Premio Speciale Intesa San
Paolo StartUp Initiative, nell’ambito
di Start Cup Lazio 2016, la competizione per le migliori idee d’impresa
nel Lazio. Il riconoscimento porta l’avveniristico progetto al Boot
Camp for Entrepreneurs TM e al padiglione Tech&innovation del Motor
show di Bologna in programma dal
3 all’11 dicembre. RIDE è un casco
da motociclista all’interno del quale
elettrodi da elettroencefalografia
(EEG) leggono segnali fisiologici
provenienti dal cervello durante la
guida e li trasmettono wireless alla
CPU della moto, al fine di controllare alcune funzioni. Il dispositivo
permette al motociclista d’interagire con la centralina a bordo del
motoveicolo attraverso un casco
dotato di elettrodi per elettroencefalografia e connessione wireless, al
fine di monitorare lo stato del guidatore e, tramite le onde cerebrali,
attivare alcuni comandi, come ad
esempio la freccia quando si “vede”
(e si pensa) ad una curva, o preparare i freni ed agire sulla mappatura
di potenza della moto in situazioni
di pericolo percepito dall’utente. In
caso di pericolo percepito, la sensazione genera particolari segnali EEG
a seguito dei quali i freni possono
essere pre-attivati e l’erogazione
della potenza della moto può essere
controllata. Il sistema può funzionare dunque da centrale di controllo
volontario e involontario e come
prevenzione nella guida della moto.
«Questo Premio Speciale “Startup
Initiative” (Mobile & Mobility) ci
permetterà di prendere parte alle
sessioni di Tutoring e Business Coaching programmate da Intesa San
Paolo per il nuovo anno, con la possibilità di portare l’idea innovativa
all’attenzione di una platea di possibili investitori per dare concreto avvio all’attività di sviluppo industriale», spiega il tutor del team di Roma
Tre, Daniele Bibbo.
u
Start Cup Lazio
È la competizione per i migliori
progetti di impresa ad alto contenuto tecnologico nel Lazio.
Con un montepremi complessivo di oltre 60 mila euro, l’edizione 2016 è stata promossa
da Università degli Studi di
Roma “Tor Vergata”, Università
degli Studi Roma Tre, Università degli Studi di Cassino e del
Lazio Meridionale, LUISS Università Guido Carli, Università
di Roma LUMSA, Università degli Studi Niccolò Cusano, CNR,
ENEA Parco Scientifico Romano, Fondazione Inuit, Sapienza
Innovazione, CNA, Lazio Innova, BIC Lazio, Intesa Sanpaolo
e Ambiente & Innovazione; con
il patrocinio della Regione Lazio. Dopo diverse selezioni, 11
innovative idee di impresa e i
loro circa 50 promotori hanno
beneficiato di un percorso di
mentorship e tutorship, sviluppando progetti d’impresa competitivi.
«Siamo molto soddisfatti di questo
risultato che ha consentito a un progetto di ricerca applicata, svolto da
studenti e docenti di Roma Tre, di
distinguersi nella Start Cup Lazio e
di poter andare avanti verso la sua
concreta realizzazione», ha dichiarato Chiara Tonelli, delegata del
rettore per startup e imprese. «Si
realizza anche così una delle missioni della nostra università: l’innovazione tecnologica e l’avvio di spin
off industriali».
Ricostituito in Assoclima il Gruppo
“Torri di raffreddamento”
Si è ricostituito all’interno di Assoclima il Gruppo 9 “Torri di raffreddamento”, al quale hanno attualmente aderito quattro dei principali player del
settore: Baltimore Aircoil International, Decsa, Evapco e Mita.
Uno degli scopi del gruppo è seguire lo sviluppo della normativa, sia a
livello italiano sia europeo, e rappresentare i costruttori di torri di raffreddamento, associati ad Assoclima, all’interno di Eurovent e nelle sedi in cui
vengono discusse norme e regolamenti di interesse per il settore. Altro
obiettivo del gruppo è rivitalizzare l’interesse dei progettisti italiani, soprattutto dei più giovani, per le torri di raffreddamento, prodotti che hanno una
lunga tradizione alle spalle e che possiedono tutte le caratteristiche per
soddisfare quanto richiesto oggi dalle direttive sul risparmio energetico.
anima.it
18
http://aec-analisiecalcolo.it/
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
news & products
u
COMSOL presenta
gli ultimi sviluppi
nell’ambito della
modellazione
multifisica e della
progettazione di app
alla Conferenza
COMSOL 2016
Ai partecipanti della Conferenza
COMSOL 2016 sono state
presentate le ultime novità
introdotte nella versione 5.2a del
software COMSOL®.
COMSOL, fornitore di soluzioni
software per la modellazione e la
simulazione multifisica e per la progettazione e la distribuzione di app
di simulazione, ha presentato le ultime novità introdotte in COMSOL
Multiphysics®, COMSOL Server™
e COMSOL Client ai partecipanti
della 12a Conferenza annuale COMSOL di Monaco. Questo nuovo aggiornamento, apporta importanti
miglioramenti nelle performance
del software e lancia il nuovo Rotordynamics Module, ora disponibile come prodotto aggiuntivo dello
Structural Mechanics Module.
Performance migliorate per la
gestione di modelli di grandi
dimensioni
L’ultimo aggiornamento del software COMSOL® aumenta significativamente le performance rispetto
alla versione rilasciata un anno
fa. Questo incremento è rilevante
soprattutto per quanto riguarda la
gestione di modelli con diverse migliaia di domini e superfici.
COMSOL® si impegna nel cercare
sempre di offrire l’ambiente multifisico più efficiente e robusto in
ambito meccanico, acustico, fluidodinamico, termico e chimico.
Il futuro della simulazione: progettazione e distribuzione di app
Durante il suo keynote, Svante Littmark, Presidente e CEO di COMSOL Inc. ha illustrato alcuni esempi
di come gli utenti usano le app di
simulazione per diffondere l’utilizzo della simulazione multifisica
all’interno della propria azienda.
L’Application Builder ha consentito agli specialisti di simulazione di
creare app multifisiche, basate sui
loro modelli dettagliati, attraverso
L’ultima versione del software
COMSOL® offre performance
incrementate fino a 10 volte nella
gestione di modelli di grandi
dimensioni e nella creazione di
mesh. Qui viene mostrata una
combinazione di mesh tetraedrica e
swept di una turbina a gas.
interfacce utente cui è possibile
accedere facilmente tramite COMSOL Client o un web browser collegato a una installazione locale di
COMSOL Server™.
App personalizzate possono essere
create per chiunque, tecnici, staff
di supporto, progettisti, fino agli
addetti al servizio clienti, che possono compiere iterazioni nel progetto e generare report molto rapidamente. Con COMSOL Server™ le
organizzazioni possono disporre di
strumenti di analisi specifici per il
settore di interesse, in un formato
dinamico, semplificato, facile da
implementare, che possono essere
fatti su misura per tutti.
Il nuovo Rotordynamics Module
L’ultimo aggiornamento della suite dei prodotti COMSOL® include
il nuovo Rotordynamics Module,
pensato per supportare i tecnici
nell’analisi di vibrazioni dovute a
forze centrifughe e di altri effetti
giroscopici nelle macchine rotanti.
Questo nuovo prodotto sarà usato
per verificare che le vibrazioni di un
rotore siano contenute entro limiti
di progetto accettabili, fornendo
funzionalità per valutare velocità
critica, eccentricità e performance
dei cuscinetti. Questo modulo interesserà in particolare coloro che
lavorano nell’ambito della progettazione di turbine, turbocompressori, macchine elettriche e pompe,
nei settori automobilistico, marino,
aerospaziale, energetico e di produzione di elettrodomestici.
Il nuovo modulo funziona in combinazione con altri prodotti COMSOL. Per
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
Functionality
Speedup
Selections of domains
and boundaries
10x
Virtual operations for
mesh preparation
10x
Swept meshing
10x
OpenGL rendering
10x
CAD import
5x
Load/save of .mph files
2-10x
Questa app creata con il software
COMSOL Multiphysics® permette
all’utente di valutare gli sforzi
nel telaio di una bicicletta, per
dimensioni, materiali e condizioni
di carico variabili. COMSOL
Multiphysics® permette all’utente di
valutare gli sforzi nel telaio di una
bicicletta, per dimensioni, materiali
e condizioni di carico variabili.
esempio, strumenti aggiuntivi per la
modellazione di rotori con ingranaggi
sono disponibili quando il Rotordynamics Module viene usato insieme al
Multibody Dynamics Module.
Disponibilità
Per scaricare l’ultima versione del
software COMSOL Multiphysics® e
di COMSOL Server™ o per aggiornare l’installazione, si rinvia alla
pagina:
www.comsol.it/product-update.
19
u
Applicare conoscenze
di produzione per una
migliore gestione delle
fabbriche
Un innovativo software di
simulazione 3D permette ai
responsabili degli impianti di
ottimizzare le attività nelle fabbriche
e di tenere conto dell’esperienza
delle maestranze.
Una forza lavoro altamente qualificata, sostenuta da automazione avanzata e strumenti TI, ha permesso alle
industrie europee di diventare leader
in settori che vanno dalla produzione
di automobili alle sostanze chimiche.
Per assicurare che le fabbriche e
le catene di montaggio rimangano
all’avanguardia in un mondo altamente competitivo, il progetto INTERACT, finanziato dall’UE, ha cercato
di utilizzare meglio le conoscenze dei
lavoratori per lo sviluppo della prossima generazione di strumenti digitali. “Le industrie manifatturiere spesso usano strumenti software 3D per
simulare attività umane nei reparti di
produzione prima della loro implementazione,” spiega il coordinatore
del progetto INTERACT, il prof. Martin Manns dell’Università di Siegen
in Germania. “Inizialmente, le attività
sono descritte in modo testuale, prima di essere tradotte in simulazioni
3D. Questo permette ai responsabili
di compiere stime dei tempi e dei
costi, e di ottenere una maggiore
efficienza di produzione. Tuttavia, le
competenze e conoscenze dei lavoratori spesso non vengono utilizzate
e non c’è un meccanismo standard
per tenere conto di questo importante input”. Il progetto ha cercato di
facilitare la generazione automatica
di piani di impianti di assemblaggio
in 3D e di permettere a operai e ingegneri di contribuire direttamente
all’ottimizzazione dei processi. “Nella pianificazione tradizionale del processo viene creato un piano iniziale
da un ingegnere della pianificazione
che documenta questioni critiche e
propone soluzioni,” aggiunge Manns.
“Il nostro obiettivo era di sostituirlo
con un modello completamente virtuale”. Ci siamo riusciti usando un
software con comandi a linguaggio
naturale controllati, nei quali la grammatica e il lessico sono limitati per
eliminare ambiguità e complessità, e
un database di movimenti statistico
20
news & products
per generare movimenti umani realistici. Inoltre, sono stati usati sensori
a basso costo per seguire le attività
reali nel reparto produzione, per rendere le simulazioni 3D del progetto
più intuitive e interattive. L’idea di
ottimizzazione del movimento per
mezzo di azioni di vita reale ha portato alla progettazione di nuove innovazioni come guanti dotati di sensori
e sensori di piegatura e di forza.
“In questo progetto, ci siamo concentrati sulle catene di montaggio della
produzione manuale e sulle operazioni di magazzino e abbiamo considerato due casi di studio riguardo a un
produttore automobilistico e a un produttore di elettrodomestici bianchi,”
spiega Manns. “Abbiamo esaminato
tre questioni fondamentali: se un’attività può essere svolta da qualsiasi
operaio, se un operaio può svolgere
l’attività in un dato ciclo temporale e
se possono sorgere problemi ergonomici se l’operaio svolge lo stesso
processo per diversi anni. Ovviamente, tutte e tre le questioni lasciano
spazio all’ottimizzazione del processo”. Il risultato principale è stato un
dimostratore prova di concetto per
moto automatizzato, dipendente dal
contesto sintetizzato da linguaggio
naturale controllato. “Questa solu-
u
zione algoritmica è stata sviluppata
da zero e produce movimenti del corpo realistici, anche se non siamo ancora riusciti a visualizzare dita,” dice
Manns. “La cosa interessante è che
abbiamo trovato una ricca varietà di
movimenti in officina, che ci hanno
permesso di incrementare il numero
di movimenti input a oltre 10 000”.
Anche questo numero ci ha permesso però di modellare solo 11 dei 22
tipi di movimenti originariamente
programmati – camminare, raccogliere, trasportare ecc. Per ampliare
il numero di tipi di movimenti sarà
necessario inserire altri dati. Ciononostante è disponibile un demo
live basato su un browser sul sito
web di INTERACT. E benché la tecnologia non sia ancora pronta per la
commercializzazione, il progetto ha
suscitato interesse da parte di aziende di altri settori, come l’acquisizione delle immagini in movimento, la
realtà virtuale, l’intrattenimento e il
settore accademico. Attualmente si
stanno preparando altri progetti di
ricerca volti a portare questa tecnologia sul mercato.
Per ulteriori informazioni, consultare:
www.interact-fp7.eu
Fonte: © 2016 Unione europea - Cordis,
http://cordis.europa.eu/
Col surfing lo Spazio diventa “green”
Il Progetto COMPASS guidato dal Politecnico di Milano.
Il progetto COMPASS (Control for Orbit Manoeuvring through Perturbations for Application to Space Systems) si propone di rivoluzionare in chiave “green” la filosofia progettuale delle future missioni spaziali. Grazie a
tecniche semi-analitiche e di modellazione dinamica, COMPASS intende
controllare e sfruttare le forze naturali delle orbite spaziali per le manovre
di allontanamento o rientro a Terra di un qualsiasi satellite. Nasce così il
“surfing” nello Spazio! I servizi che lo Spazio garantisce all’umanità sono
ormai indispensabili, ma i problemi che lo Spazio e la sua esplorazione ci
pongono sono diversi: l’elevato costo energetico legato ai trasferimenti
delle missioni, i requisiti di protezione per le missioni interplanetarie, il
problema della sicurezza degli asteroidi che potrebbero impattare con
la Terra, oppure i detriti spaziali che potrebbero colpire satelliti attivi e
andare a moltiplicarsi (sono già oggi più di 500.000 gli oggetti-spazzatura
in orbita). COMPASS, finanziato dalla Commissione Europea con un ERC
Starting Grant del valore di 1.5 milioni di € assegnato alla Prof.ssa Camilla
Colombo del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano, propone nuove soluzioni tecnologiche per risolvere tali
questioni. Per 5 anni il Team, composto da 7 componenti tra assegnisti di
ricerca e dottorandi, si occuperà di studiare e descrivere le perturbazioni
spaziali con lo scopo di sfruttarle per i trasferimenti orbitali e interplanetari riducendo così i costi delle missioni. Grazie a modelli matematici,
numerici e sistemi spaziali, i nuovi satelliti intelligenti saranno in grado
di controllare il surfing adattando la propria rotta in maniera sempre efficiente. Saranno in grado cioè di capire e sfruttare le complesse forze
naturali dello Spazio.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
ricerca scientifica
u
Quanto fonde
il ghiacciaio?
Risponde il drone
Panoramica del ghiacciaio
del Morteratsch, sulla
destra è visibile il Piz
Bernina (4050 metri)
Da luglio a settembre il ghiacciaio
del Morteratsch ha perso circa 5
metri di lunghezza e fino a 6 metri di
spessore sulla fronte. Lo rivela una
nuova tecnica di monitoraggio con i
droni messa a punto dai ricercatori
dell’Università di Milano-Bicocca.
Da sinistra: fotografia ad
alta definizione scattata
dal drone in volo.
Un’immagine tratta dal
modello tridimensionale
elaborato dai ricercatori
dell’Università di MilanoBicocca
il ghiaccio se diventa più scuro assorbe maggiormente le radiazioni,
accelerando il processo di fusione.
Fra gli obiettivi di questa ricerca,
infatti, c’è anche quello di creare
mappe degli indici di scurimento del
ghiaccio e indagare le cause di questo fenomeno: per questo motivo,
sono stati quindi raccolti campioni
di “crioconite”, un sedimento scuro che si forma sulla superficie del
ghiacciaio, dove si accumulano polveri atmosferiche e microrganismi.
Una delle cause dello scurimento è
stata individuata nelle deposizioni
di polveri di origini sahariane, ma le
ricerche mirano a cercare di capire
quanto le deposizioni di particelle di
origine naturale e antropica influiscano sulla fusione dei ghiacciai: lo
scopo è quello di distinguere l’effetto
che deriva dai cambiamenti climatici
(variazioni di temperatura e precipitazioni) da un eventuale impatto che
dipende dall’attività umana e in particolare dai combustibili fossili.
Il velivolo utilizzato è un drone quadrirotore commerciale, modello
Phantom 4 DJI, ed è già equipaggiato per acquisire immagini e telemetrie. Pesa 1.380 grammi con le batterie, può volare fino a 72 chilometri
all’ora, restare in volo in quota fino
a 15-20 minuti e ha dimensioni piuttosto compatte: la diagonale che va
da un’elica all’altra misura circa 35
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
centimetri. Le informazioni raccolte saranno integrate con immagini
satellitari (NASA, ESA) in modo da
applicare i modelli sviluppati ad altri
ghiacciai dell’arco alpino. Un’attività che si inserisce nel contesto di
un progetto di ricerca più ampio, recentemente approvato dall’Agenzia
Spaziale Italiana (ASI) nell’ambito
del bando “Osservazione della Terra: attività preparatorie per future
missioni e payload”. Il progetto, coordinato dal professor Stefano Sanguinetti e dal dottor Roberto Colombo, riguarderà lo sviluppo di nuovi
sensori per lo studio delle proprietà
ottiche e termiche della criosfera.
«Queste campagne – spiega Biagio
Di Mauro, ricercatore all’Università
di Milano-Bicocca – hanno l’obiettivo di applicare nuove tecniche
di telerilevamento alla glaciologia.
L’utilizzo combinato della spettroscopia di campo, di droni e sensori
satellitari permetterà di avere un
quadro più completo dello stato dei
ghiacciai alpini, in forte ritirata da
inizio secolo. Il ruolo delle polveri
atmosferiche e dei microrganismi
è importante anche per le calotte
polari: in Groenlandia, infatti, questi
processi possono avere un impatto
notevole sulle dinamiche di fusione
glaciale e, di conseguenza, sull’innalzamento del livello globale dei
mari».
Credit: DISAT/Università Milano-Bicocca
Cinque metri più corta e sei metri più bassa: di tanto si è ridotta
la fronte del ghiacciaio del Morteratsch, nel gruppo del Bernina
in Svizzera. Lo rivela l’innovativa
tecnica di monitoraggio con droni
e modelli 3D ideata dal gruppo di
Telerilevamento del Dipartimento di
Scienze dell’Ambiente, del Territorio
e di Scienze della Terra dell’Università di Milano-Bicocca.
Il gruppo di Telerilevamento, in collaborazione con i gruppi di Geomatica, Glaciologia e Microbiologia,
ha organizzato due campagne sul
ghiacciaio dell’Engadina con l’obiettivo di studiare la sua evoluzione
durante la stagione estiva. Le rilevazioni sono state effettuate in collaborazione con Eyedrone, per creare
dei modelli digitali tridimensionali e
stimare il volume di ghiaccio perso
durante la stagione di fusione.
Le rilevazioni con il drone si sono
svolte a 150 metri di altezza rispetto alla superficie e le immagini sono
state scattate a intervalli di pochi secondi: in questo modo è stato possibile ricostruire un modello tridimensionale della lingua del ghiacciaio del
Morteratsch, fino a 2.400 metri di altitudine. Il modello permette di effettuare misurazioni fisiche precise in
ogni parte del ghiacciaio: gli studiosi
sono infatti in grado di determinare il
volume di ghiaccio perso durante la
stagione estiva. Un metodo di rilevazione rapido, preciso e relativamente
economico, che apre la possibilità di
stimare bilanci di massa su diversi
ghiacciai alpini. I periodi ideali per
questo tipo di rilevazioni sono stati
individuati nei mesi di luglio e settembre intorno all’inizio e alla fine
della stagione di fusione, quando le
nevi stagionali scompaiono e il ghiaccio vivo è esposto alla radiazione
solare diretta. Un altro importante
obiettivo è quello di capire che cosa
renda più scuro l’apparato glaciale:
21
u
ricerca scientifica
u
La “mappa dei vicini” svela il genoma in 3D
Un nuovo metodo per l’identikit tridimensionale dei cromosomi.
22
sulle informazioni sperimentali sulle ‘coppie di prossimità’». «Provate
a immaginare di dover ricostruire la
mappa di una città - spiega lo scienziato - avendo però a disposizione
soltanto informazioni del tipo ‘la
posta si trova davanti alla stazione’,
quantità di queste coppie di prossimità si è così scoperto quali punti
dei cromosomi si trovano vicini nel
nucleo. Questa è oggi la tecnica più
potente per indagare l’organizzazione del DNA nel nucleo ma resta
ancora insufficiente per dedurne la
‘la farmacia è vicina alla palestra’; ‘il
mercato ortofrutticolo è nei pressi
del campo di calcio’ e via dicendo.
Se avete poche di queste informazioni la vostra mappa sarà grezza,
e in alcuni casi indeterminata. Ma
se ne avete centinaia, migliaia, o
ancora di più, allora la vostra mappa diventerà sempre più precisa e
aderente alla realtà. Questa è stata
la logica che abbiamo seguito». Le
coppie di prossimità sono quindi le
informazioni sulla vicinanza fra due
punti della mappa. Quelle del DNA
nel nucleo cellulare sono state fornite da una tecnica (definita “geniale” da Micheletti) denominata Hi-C,
sviluppata nel 2010 da alcuni gruppi
di ricerca statunitensi. In questa
tecnica chimico/fisica vengono
legati assieme pezzetti di genoma
che si trovano vicini nel nucleo, e
questi sono poi identificati dalla
loro sequenza. Raccogliendo grandi
forma complessiva. «Per questo abbiamo pensato di provare ad andare
‘oltre’», commenta Micheletti.
La mappa dei “vicini”
«Abbiamo usato un database pubblico di coppie di prossimità derivanti,
inizialmente, da un unico esperimento di Hi-C. Nel database erano
contenute le informazioni su centinaia di migliaia di coppie di prossimità», spiega Marco Di Stefano,
ricercatore che nel 2014 si è dottorato (proprio con questo lavoro) alla
SISSA e primo autore della ricerca.
Di Stefano è attualmente post-doc
al Centro Nazionale di Analisi Genomica di Barcellona. I ricercatori
hanno creato un modello virtuale
coarse grained (con cioè un certo
grado di semplificazione) di tutti i
cromosomi in una conformazione
tridimensionale “base”. Hanno poi
identificato i punti dove si situavano i due pezzetti di DNA di ciascuna
SISSA
Un gruppo coordinato dalla Scuola
Internazionale Superiore di Studi
Avanzati (SISSA) di Trieste, ha ricostruito al computer un modello
tridimensionale del genoma umano.
La forma del DNA (oltre alla sua sequenza) incide significativamente
sui processi biologici ed è dunque
fondamentale per conoscerne la
funzione.
Questo lavoro ha fornito un primo
identikit tridimensionale per il genoma umano, approssimato, ma
realistico. Grazie alle caratteristiche della nuova metodologia, la
ricostruzione strutturale basata su
informazioni sperimentali e su metodi statistici è destinata a perfezionarsi a mano a mano che saranno
disponibili nuovi dati sperimentali.
La ricerca, condotta in collaborazione con l’Università di Oslo, è stata
pubblicata su Scientific Reports
(una rivista del gruppo Nature). Il
sequenziamento del genoma è una
pietra miliare della biologia moderna perché permette di accedere
all’intera “lista di istruzioni” (la sequenza chimica del corredo genetico) per lo sviluppo e la funzionalità
degli organismi. Sequenziare il genoma è un po’ come scrivere su un
foglio la serie esatta dei colori delle
perline di una collana: pur sapendo
come questi si succedono lungo il
filo non possiamo però conoscere
la forma della collana. La forma del
filo di DNA può essere molto articolata, nel nucleo cellulare infatti
i cromosomi sono “sciolti” in una
matassa apparentemente caotica.
Poiché la forma dei cromosomi può
avere un’influenza decisiva sul loro
funzionamento ed è dunque fondamentale conoscerla, anche perché,
pensano gli scienziati, la matassa
del DNA nel nucleo è solo apparentemente caotica e avrebbe invece
una “geografia” precisa e tipica per
i vari tessuti e stadi di vita cellulare. «Descrivere con precisione la
forma della matassa formata dai
cromosomi è purtroppo incredibilmente complicato», spiega Cristian
Micheletti, professore della SISSA
e coordinatore del nuovo studio.
«Nel nostro caso ci siamo basati
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
coppia di prossimità, per poi avvicinarli, piegando opportunamente il
filamento. «Facendo quest’operazione per tutte le coppie di prossimità
note sperimentalmente abbiamo ottenuto una struttura, ingarbugliata
ma non casuale, che ci ha svelato la
forma di tutti i cromosomi del genoma umano, che risiedeva nascosta
nei dati», spiega Di Stefano. «Va da
sé che più coppie si usano, più preciso sarà il modello 3D che otterremo». In realtà Micheletti e colleghi,
dopo questa prima fase, hanno aggiunto al modello una nuova serie di
dati sperimentali. «Proprio mentre
stavamo lavorando è stato pubblicato un nuovo set di dati Hi-C, più
dettagliato del precedente, per cui
abbiamo utilizzato anche quelli»,
racconta Micheletti. «A dire il vero
avevamo un po’ di timore che la nostra nuova metodologia non fosse
ancora abbastanza robusta e che la
nuova serie di dati potesse entrare
in conflitto e ‘sfasciare’ il modello
3D precedentemente ottenuto. Ma
quasi con stupore abbiamo visto
che l’assetto rimaneva piuttosto
simile al precedente. Anzi, veniva
semplicemente raffinato grazie ai
nuovi dati e quasi per incanto le varie zone dei cromosomi andavano a
collocarsi nei punti corretti del nucleo. Questo ci convince ancor più
di essere riusciti a descrivere con
buona approssimazione il dato reale, e speriamo che i dati raccolti in
futuro ci consentano di svelare con
sempre maggior dettaglio la forma
del DNA racchiuso nelle nostre cellule».
(Sissa)
ABB presenta IRB 1200
Foundry Plus 2, il
compatto robot per
fonderia
ABB Robotics ha presentato recentemente IRB 1200 Foundry Plus 2,
nuovo robot per la manipolazione e
l’asservimento macchine in ambienti ostili.
Questo robot compatto, il più piccolo modello per fonderia della sua
categoria - leggiamo in un comunicato - , contribuisce ad aumentare
la flessibilità e ridurre i tempi ciclo
nei processi di pressofusione ad
alta precisione, ad esempio per
lo stampaggio delle scocche per
news & products
smartphone o altri componenti elettrici. Con il sistema di protezione
opzionale Foundry Plus 2 di ABB,
IRB 1200 è in grado di resistere in
ambienti ostili e soddisfa i requisiti
delle classi di protezione IP66/67.
IRB 1200 Foundry Plus 2 è conforme alla classe IP66/67 dalla base al
polso; questo significa che per l’intero braccio del robot è garantita la
tenuta stagna contro l’infiltrazione
di contaminanti liquidi e solidi. I robot ABB Foundry Plus 2 si contraddistinguono inoltre per la resistenza
superiore alla corrosione e al lavaggio con vapore ad alta pressione.
«I robot per fonderia contribuiscono
da molto tempo alla produttività e
alla velocità dei processi fusori gravosi e alle applicazioni nell’industria
automobilistica, e ora stanno diven-
u
tando sempre più importanti anche
nell’elettronica di consumo per lo
stampaggio di metalli leggeri», spiega il Dott. Hui Zhang, Product Manager di ABB Robotics. «Con questo
robot i nostri clienti potranno aumentare la produttività, migliorare
la qualità dei pezzi e accorciare i
tempi di ciclo».
Introdotto per la prima volta nel 2014,
IRB 1200 è disponibile in due varianti
che consentono di gestire un’ampia
gamma di applicazioni in modo molto competitivo grazie all’utilizzo di alcuni componenti comuni. La variante
con sbraccio da 700 mm ha un carico utile fino a 7 kg, mentre il modello
con sbraccio superiore di 900 mm
può sollevare fino a 5 kg.
IRB 1200 è disponibile anche con
protezione per camera sterile.
European Altair Technology Conference
Altair ha annunciato che la prossima European Altair Technology
Conference si terrà dal 26 al 28 giugno 2017 presso il Congressforum Frankenthal, nella regione metropolitana Reno-Neckar (Germania). La nuova edizione dell’European ATC sarà ancora una volta
la vetrina ideale per scoprire le proposte dell’ampia gamma Altair,
dall’applicazione delle tecnologie per la simulazione e l’ottimizzazione alle soluzioni sviluppate dai partner, fino all’high performance
computing e le strategie cloud. Durante l’evento esperti del settore
saranno a disposizione con il proprio know-how, esplorando tecniche
all’avanguardia per lo sviluppo di prodotti e contenuti tramite le loro
testimonianze aziendali.
Quest’anno, per la prima volta, la conferenza amplierà gli orizzonti
organizzando un’intera giornata espressamente dedicata a chi vuole approfondire la conoscenza delle soluzioni di simulazione, progettazione e
HCP e lo sviluppo di prodotti innovativi con l’approccio Simulation-driven
InnovationTM.
Suddivisa in sessioni parallele dedicate alle varie soluzioni, la prima
giornata si rivolgerà agli esperti di design e progettazione generale che
desiderano familiarizzare con la gamma Altair. Il programma prevede
analisi approfondite su metodi di sviluppo dei prodotti e soluzioni di
simulazione, corredate da informazioni generali su come applicare le
simulazioni ai diversi settori. Sarà organizzata inoltre una sessione per
gli utenti accademici.
La seconda giornata sarà riservata ai keynote da tutti i settori e offrirà spunti stimolanti sulle tecniche Simulation-driven Innovation dal
punto di vista dei clienti di punta Altair, dell’esecutivo aziendale e dei
leader di pensiero di ciascun campo. L’appuntamento è d’obbligo per i
dirigenti, gli ingegneri e i creatori di prodotti in cerca di idee e opinioni dai principali comparti. Il terzo e ultimo giorno della conferenza si
concentrerà sulle presentazioni tecniche approfondite fornite da utenti
esperti delle soluzioni Altair, in sessioni parallele.
A complemento dell’evento, vi sarà uno showcase tecnico in cui
Altair ed i suoi partner presenteranno le loro soluzioni software e di
service. Ulteriori dettagli sull’esposizione e sulle opzioni di sponsorizzazione sono disponibili al sito:
www.altairatc.com/europe
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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u
ricerca scientifica
u
Riapre la Base
italiana
in Antartide
Con la riapertura della Stazione
Mario Zucchelli inizia la XXXII
campagna estiva del Programma
Nazionale di Ricerche in
Antartide (PNRA), finanziata
dal MIUR con il coordinamento
scientifico del CNR e logistico
dell’ENEA.
Con la riapertura avvenuta il 20
ottobre della Base italiana “Mario
Zucchelli”, ha preso il via la XXXII
Campagna estiva (2016-2017) del
Programma Nazionale di Ricerche in
Antartide (PNRA).
Il compito di aprire la Base per ripristinarne la piena funzionalità dopo
il lungo inverno antartico prima
dell’arrivo degli altri componenti della Spedizione è affidato a un gruppo
di 20 persone del PNRA, partito il 20
ottobre da Christchurch con un volo
dell’Air Force Neozelandese alla volta
della Stazione antartica statunitense
McMurdo, da dove ha raggiunto Baia
Terra Nova a bordo di due piccoli
aerei del Programma antartico statunitense.
Fanno parte del gruppo il Capo Spedizione Alberto Della Rovere, i tecnici
specializzati dell’ENEA, due ufficiali
delle Forze Armate addetti alla Sala
Operativa, un medico, un cuoco e tre
piloti di elicottero neozelandesi.
La Campagna avrà una durata di
quattro mesi nel corso dei quali nella Base si avvicenderanno circa 230
persone, tra tecnici e ricercatori italiani e stranieri: malgrado l’estate antartica, le condizioni in cui vengono
svolte le attività sono spesso difficili
perché sulla costa, dov’è situata la
Stazione “Mario Zucchelli”, si registrano temperature medie tra 0°C
e -35°C e vi sono 24 ore di luce al
giorno.
Dalla Stazione “Mario Zucchelli”
partirà il 9 novembre prossimo il
volo di apertura della Campagna
estiva nella Stazione italo-francese
Concordia (presso il sito di Dome
C, a 3.300 m di altitudine sul plateau antartico): un primo gruppo
di tecnici italiani e francesi potrà
finalmente dare il cambio alla piccola squadra di dodici persone che
ha lavorato in completo isolamento
24
per i nove mesi della Campagna invernale, periodo nel quale a Dome
C si registrano temperature tra le
più basse del pianeta, perfino inferiori a -80°C.
Oltre alle due basi terrestri, la
XXXII Spedizione vedrà impegnate
nell’Oceano Meridionale anche due
navi italiane di ricerca: l’ITALICA, che
si trova già in Nuova Zelanda, salperà
dal porto di Lyttelton diretta in Antartide alla fine di dicembre per effettuare sia operazioni logistiche sia una
campagna di ricerca oceanografica e
di biologia marina; l’OGS Explora ha
in programma una campagna scientifica geologico-geofisica tra gennaio
e febbraio 2017, partendo dal porto
di Hobart in Tasmania. Nel clima di
cooperazione internazionale che caratterizza la scienza antartica, alcuni
ricercatori italiani svolgeranno attività di ricerca presso basi antartiche e
navi straniere.
La Spedizione del PNRA, la cui attuazione operativa è affidata all’ENEA,
è finanziata dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, che si avvale della Commissione
Scientifica Nazionale per l’Antartide
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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ricerca scientifica
u
per gli indirizzi strategici. Le attività
di ricerca, coordinate dal CNR, riguarderanno biodiversità, evoluzione
e adattamento degli organismi antartici, scienze della Terra, glaciologia,
contaminazioni ambientali, scienze
dell’atmosfera, attività di monitoraggio presso gli Osservatori permanenti meteo-climatici, astronomici e
geofisici, nonché, presso la Stazione Concordia, attività di astrofisica
e biomedicina per l’adattamento
dell’uomo allo spazio.
Immagini di Paul Nicklen, ©PNRA
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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u
Le simulazioni che
migliorano la vita,
Le simulazioni che
salvano la vita
Si è chiusa, a Paganini Congressi di
Parma, la 32esima edizione della
International CAE Conference, straordinario focus sulla cultura della
tecnologia e della simulazione numerica. Tanti gli italiani protagonisti di
un evento che ha riunito rappresentanti delle industrie di punta mondiali, ricercatori accademici e studiosi
dei più avanzati laboratori pubblici e
privati e i maggiori esperti del mondo
della simulazione e della sperimentazione virtuale. Stefano Odorizzi,
direttore scientifico della conferenza
internazionale, ricercatore e docente
dell’Università di Padova, CEO e cofondatore di EnginSoft, ha dichiarato:
«Trent’anni fa chi applicava la Simulazione nel ciclo di sviluppo-prodotto
apparteneva a una piccola comunità.
Oggi, a trent’anni di distanza, questa
manifestazione è specchio di quanto le tecnologie CAE siano diventate
indispensabili e si siano estese a
tutti i settori della vita, come motore
essenziale dello sviluppo e dell’innovazione di prodotti, processi e servizi
in tutti i campi: dall’aeronautica alle
costruzioni, dai trasporti all’energia,
fino alla medicina. Oggi è elemento
fondamentale e inscindibile dell’industria 4.0». A confermare le parole
di Odorizzi, i numeri dell’evento: oltre mille i congressisti provenienti da
tutto il mondo, con un incremento di
partecipanti del 15% rispetto alle edizioni precedenti, oltre 150 i relatori
delle sessioni tematiche e più di 50
stand nell’area espositiva di progetti
e studi sulle ultime novità e i risultati
di ricerca di nuovissima generazione
ottenuti grazie alla simulazione. Nelle due assemblee plenarie si sono
alternati nomi di indiscussa autorità come Akin Keskin, ingegnere di
Rolls-Royce, e Giovanni Andrea Prodi
dell’Università di Trento. Quest’ultimo, lavorando all’italianissimo progetto Virgo, per primo nel mondo è
stato in grado di registrare le onde
gravitazionali ipotizzate da Einstein e
provarne l’esistenza.
«Una vera rivoluzione – ha detto il professore – che ha regalato
all’umanità un nuovo senso di percezione dell’universo». Grande rilievo anche per il professor Alberto
Broggi, pioniere negli studi dell’auto
che viaggia senza pilota, fondatore
26
eventi
u
di VisLab, spin-off dell’Università di
Parma ceduta nel 2015 agli americani per 30 milioni di dollari. La realizzazione di un’auto senza pilota,
tutta italiana, comincia ben prima di
Google: «Siamo partiti molto prima –
sono le parole di Broggi -, ma molto
molto prima. Negli anni ‘90, quando
realizzai il primo prototipo a Torino,
Google non esisteva neanche». E ha
assicurato che «a brevissimo avremo davvero su strada queste auto.
Per vedere auto così in autostrada
manca davvero poco». Tra gli ospiti,
anche Alessandro Catanzano di Cimolai, industria pordenonese che ha
portato il Tricolore nella realizzazione
della più grande opera d’ingegneria
civile di questo secolo: il raddoppio
del canale di Panama, inaugurato
lo scorso giugno. Cimolai ha, infatti, collaborato con Salini Impregilo,
capo-commessa dell’intera opera,
i numeri dell’evento: oltre mille i
congressisti provenienti da tutto
il mondo, con un incremento di
partecipanti del 15% rispetto
alle edizioni precedenti, oltre
150 i relatori delle sessioni
tematiche e più di 50 stand
nell’area espositiva di progetti
e studi sulle ultime novità e i
risultati di ricerca di nuovissima
generazione ottenuti grazie alla
simulazione.
e realizzato le 16 paratoie - grandi
“cancelli” scorrevoli, fabbricati in lamiera d’acciaio saldato, alti 33 metri,
larghi 10 metri, lunghi 58 metri, pesanti oltre 4 mila tonnellate – necessarie a governare l’afflusso d’acqua
ai bacini di sollevamento delle grandi
navi in transito. Progettate per resistere 100 anni d’impiego continuato
e per resistere senza danni a scosse sismiche fino a 7,4 gradi Richter.
Impiegano 3-4 minuti per aprire/
chiudere le rispettive chiuse. Per superare il dislivello di circa 27 metri
tra gli oceani e il lago Gatun, le navi
entreranno in un ideale montacarichi
idraulico formato delle tre camere
che costituiscono le singole chiuse e
sono regolate dal sistema di paratoie
scorrevoli. Il tutto realizzato attraverso tante, tantissime simulazioni virtuali, fondamentali per un’opera che
dovrà garantire operatività del canale, in sicurezza, per oltre un secolo.
Prevedere e migliorare il mondo del
prossimo secolo e oltre: ecco ciò
che il CAE e la simulazione numerica
si propongono. E questo vale anche
nelle tecnologie capaci di prevedere
calamità naturali o progettare opere
per contrastarle e salvare quindi la
vita di uomini e animali.
A questo proposito, un’intera sessione di seminari, con tavola rotonda
conclusiva, è stata dedicata alla Sismica. Un tema sensibile, non solo
dopo gli ultimi luttuosi eventi del
Centro-Italia, ma anche per i trascorsi che tanto hanno colpito l’Emilia
Romagna, regione che ha ospitato
questa conferenza internazionale.
I recenti terremoti hanno evidenziato
in molti casi la vulnerabilità sismica
degli edifici esistenti in Italia. Nonostante anni di ricerca e successivi
sviluppi delle normative, molteplici
sono gli aspetti che necessitano
ancora approfondimenti al fine di ottenere, sia su scala nazionale sia in
ambito locale, una pianificazione razionale ed ottimizzata delle strategie
di intervento sul costruito. La simulazione computerizzata è protagonista
ancora una volta (indagini conoscitive, previsione numerica del comportamento strutturale, ecc.) per approfondire le varie fasi che conducono
alla valutazione della vulnerabilità
sismica degli edifici ed alle successive fasi decisionali degli eventuali
interventi sia sulle parti strutturali
che non strutturali. Le dimostrazioni
e le prolusioni sono state affidate ai
principali docenti dei dipartimenti di
Ingegneria civile, ambientale e industriale dei maggiori Politecnici e Università italiane, nonché agli esperti
dell’Istituto Nazionale di Geofisica e
Vulcanologia e dei centri di ricerca
europei – ISPE. Gli interventi relativi
a questo argomento sono stati poi
arricchiti anche da uno dei cinque
progetti premiati tra i Poster Award,
concorso riservato a studenti, dottorandi, ricercatori e/o docenti di Università e Centri di Ricerca dedicato
alle idee migliori sugli usi della simulazione. I suoi autori hanno realizzato
un modello numerico che sfruttando
i principi della tomografia utilizzata
in medicina è in grado di realizzare
modelli tridimensionali degli edifici
analizzati, mettendo in evidenza le
loro vulnerabilità e i loro punti critici e permettendo interventi mirati di
consolidamento antisismico. Un’invenzione preziosa, già testata sulla
Rocca di San Felice sul Panaro, che
in un futuro potrà essere applicata a
tutti gli edifici storici e monumentali
del nostro patrimonio.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
Le tecnologie
prioritarie evidenziate
da AIRI per integrare
l’implementazione
di Industria 4.0 nel
manifatturiero
avanzato.
Sono necessari nel prossimo futuro
investimenti aggiuntivi in ricerca e
sviluppo per 400 milioni di euro in 11
innovazioni in grado di incrementare
la competitività e la produttività delle
produzioni italiane dei beni strumentali per l’industria e i servizi e per integrarle nel piano Industria 4.0.
Il 70% dei settori industriali in cui
operano i Soci dell’Associazione
Italiana per la Ricerca Industriale
(AIRI), prevede così di introdurre
in 3-5 anni almeno una importante
innovazione integrabile nel piano
Industria 4.0.
Nell’ambito del roadshow di presentazione del volume “Le Innovazioni
del prossimo futuro. Tecnologie
prioritarie per l’industria” (IX Edizione, 2016), l’Associazione Italiana
per la Ricerca Industriale, in collaborazione con Kilometro Rosso, ha
dedicato un evento alle tecnologie
prioritarie di rilievo integrate nell’implementazione del programma Industria 4.0 per la competitività del
manifatturiero avanzato italiano.
Le innovazioni tecnologiche prioritarie identificate dalle imprese
socie di AIRI, in collaborazione con
centri di ricerca, pubblici e privati, si
possono sviluppare nell’arco dei 3-5
anni favorendo la crescita del settore manifatturiero con rilevanza per i
Beni Strumentali per l’industria.
Secondo l’analisi dei Soci AIRI si
sono identificate undici tecnologie
prioritarie nel settore dei beni stru-
news & products
mentali, che per svilupparsi con
successo richiedono un incremento, rispetto agli attuali investimenti
aziendali, di 400 milioni di euro in
3-5 anni per la ricerca industriale
condotta nel manifatturiero avanzato. Si tratta di sviluppare macchine
per sistemi di produzione intelligenti eco-sostenibili secondo il paradigma della smart-factory, oltre che
strumenti sempre più digitalizzati
per la progettazione e simulazione.
L’elenco comprende strumenti cadcam, tecnologie avanzate di automazione ed integrazione di sistemi
produttivi complessi in grado di
permettere produzioni on demand e
just in time, l’utilizzo di tecnologie
ICT e sensoristiche ad alto contenuto di digitalizzazione che permettano la crescita sia dell’integrazione
della filiera produttiva e distributiva,
sia dell’efficienza energetica. Come
rilevante ricaduta dell’analisi di AIRI
sulle tecnologie prioritarie per l’industria è risultato che in almeno
il 70% dei settori industriali in cui
operano i Soci AIRI e cioè ICT, Microelettronica, Trasporti, Chimica e
Farmaceutica, Energia, Aeronautica
e Spazio, vi sono attività di ricerca
e sviluppo coerenti con il piano Industria 4.0. Questo scenario per
ciò che riguarda i beni strumentali
per l’industria è stato presentato
dal Prof. Francesco Jovane del Politecnico di Milano, coordinatore del
gruppo di lavoro AIRI sul tema.
L’intervento di Vitantonio Altobello,
Segretario generale AIRI, ha inquadrato il ruolo, per lo sviluppo delle
tecnologie prioritarie, delle prospettive di supporto finanziario fornite
dai recenti programmi nazionali di
incentivazione, inclusi recenti aspetti innovativi come il Credito d’Imposta e il Patent Box che però l’Associazione ritiene necessario rivedere
e migliorare nel breve termine.
Computer quantistici
più vicini grazie ai…
diamanti
I computer quantistici, qualora realizzati, offrirebbero una potenza di
calcolo enorme, capace di risolvere
problemi in cui entrano in gioco numerose variabili come ad esempio
le previsioni dei cambiamenti climatici o le variazioni del mercato azio-
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
nario. Tali strumenti troverebbero
importanti impieghi anche in campo
medico, ad esempio nella risonanza
magnetica aumentandone esponenzialmente sensitività e risoluzione.
Un team proveniente da diversi
istituti internazionali (Politecnico di
Milano, Università di Calgary, Università di Kyoto e IFN-CNR di Trento)
per la prima volta ha fabbricato dei
circuiti fotonici in diamante, caratterizzati da una potenza di calcolo
infinitamente superiore rispetto ai
computer tradizionali.
I circuiti fotonici sono l’equivalente
ottico dei circuiti elettrici: invece
di elettroni che si muovono in un
materiale conduttore, ci sono fotoni
(luce) che vengono trasportati lungo percorsi ottici. Per la creazione
di tali percorsi i ricercatori hanno
utilizzato impulsi laser ai femtosecondi che, grazie alla loro durata
estremamente breve, riescono a
modificare le caratteristiche fisiche
del diamante tracciando le linee che
costituiscono il circuito.
Tali circuiti mettono in comunicazione i “difetti” presenti nel diamante
che possono essere sfruttati come
bit “quantistici”. Vediamo come.
Quando si pensa al diamante, ci si
immagina un materiale puro con un
perfetto reticolo di atomi di carbonio. Nel reticolo, invece, sono presenti dei difetti, seppur rari, come
i centri “nitrogen vacancy” (NV) in
cui, al posto di due atomi di carbonio adiacenti, si trova un atomo di
azoto accanto ad un posto libero nel
reticolo. Questi difetti sono casualmente distribuiti nel volume del diamante (uno ogni miliardo di atomi di
carbonio), ed hanno proprietà speciali in quanto lo spin dell’elettrone che orbita intorno ai difetti può
essere sfruttato come bit quantistico. Un bit quantistico (qubit) può
assumere contemporaneamente il
valore di 0 e 1, il che permette di
aumentare esponenzialmente la velocità di calcolo rispetto ad un bit
classico degli attuali computer.
Il team composto da Shane Eaton
del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, insieme a Belen
Sotillo, a Vibhav Bharadwaj, sotto
la supervisione di Roberta Ramponi dell’IFN-CNR, è riuscito quindi a
mettere in comunicazione diversi
centri NV realizzando un vero e proprio circuito quantistico.
27
u
corrosione|automotiveu
Proteggere i componenti
automotive dagli effetti
distruttivi della corrosione
La simulazione di componenti e giunti di automobili costruiti con
materiali ibridi consente la progettazione innovativa di sistemi di
protezione dalla corrosione in ambito automotive.
Lexi Carver
S
e date un’occhiata alle travi di sostegno
di un ponte mentre siete bloccati nel traffico, se osservate il portellone di un aeroplano mentre aspettate di imbarcarvi oppure
ispezionate il cofano della vostra automobile,
vedrete le piccole teste circolari di rivetti che
tengono unite diverse superfici. Utilizzati nell’industria dei trasporti per le carrozzerie metalliche dei veicoli e per le strutture di supporto,
questi rivetti passano solitamente inosservati,
nonostante abbiano il compito di tenere uniti
componenti che vengono sottoposti a enormi
sollecitazioni meccaniche. Alcune automobili
ne contengono più di 2000. Poiché le tendenze
progettuali in ambito automotive sono sempre
più orientate all’alleggerimento e all’impiego di
diversi tipi di metallo, questi aspetti non possono essere ignorati nelle valutazioni progettuali
riguardanti un aggressore invisibile e logorante,
il cui operato viene spesso notato solo quando
è troppo tardi: la corrosione.
Lo scontro “metallo contro
metallo”: corrosione galvanica
La corrosione galvanica è un processo onnipresente, che ogni anno costa miliardi di dollari all’industria automotive. Questo tipo di
corrosione è causato dalle reazioni chimiche
che avvengono tra metalli diversi quando questi entrano in contatto l’uno con l’altro ed è in
alcuni casi visibile sotto forma di deposito di
polvere bianca, che si forma sulla superficie di
parti metalliche (Figura 1, in alto a destra). Bolle
di vernice e deterioramento dell’alluminio sono
segnali rivelatori del fatto che si sta verificando
uno scambio di ioni metallici e che la superficie
del metallo si sta degradando.
Diverse combinazioni di metalli reagiscono alle
28
Figura 1. Sinistra: Rivetto pulito. In alto a destra: Rivetto
con un deposito di idrossido di magnesio (formazione
bianca) causato dalla corrosione. In basso a destra:
Ingrandimento di un rivetto in una lastra campione.
influenze dell’ambiente circostante in modo differente e vari fattori, come le tecniche di giunzione, le proprietà dei materiali e la ruvidità delle
superfici, influenzano le reazioni chimiche che
si verificano sui rivetti e sulle lastre metalliche
che questi tengono unite. Comprendere i fenomeni elettrochimici alla base di questi processi
è quindi essenziale per sviluppare un robusto
sistema di protezione dalla corrosione.
Spinti dall’obiettivo comune di individuare sistemi di verifica più rapidi e metodi di protezione più efficaci, i tecnici di Helmholtz-Zentrum
Geesthacht (HZG) e Daimler AG hanno unito le
proprie forze per studiare sistemi di prevenzione dalla corrosione con la simulazione multifisica. HZG è un istituto tedesco specializzato nella
ricerca su materiali, tecnologie mediche e ambiente costiero; Daimler AG è produttrice delle
ben note automobili Mercedes-Benz.
I due team hanno cercato soluzioni per ottimizzare la progettazione e lo sviluppo di rivetti,
ridurre al minimo i test sperimentali e diminuire
la necessità di ulteriori passaggi, come il trattamento delle superfici.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
corrosione|automotiveu
La modellazione multifisica
permette una migliore comprensione
delle cinetiche di corrosione
Per studiare le cinetiche della corrosione galvanica, che includono perdita di materiale, condizioni di superficie e comportamento a lungo
termine dei materiali che interagiscono tra loro,
il Dottor Daniel Höche, ricercatore presso HZG,
ha simulato un giunto rivettato in acciaio usando il software COMSOL Multiphysics®. Il rivetto è placcato con una lega in zinco-alluminio
che svolge una funzione di protezione catodica
dell’acciaio. Il software ha permesso a Höche di
analizzare le interazioni elettrochimiche sulla superficie e agli spigoli del rivetto, prevedere il deterioramento delle lastre contigue e adattare la
geometria per ridurre al minimo la corrosione.
Il suo modello è costituito dal rivetto, che
tiene unite due lastre metalliche di alluminio e
magnesio, da uno strato di elettrolita sulla superficie costituito per lo 0,1% da NaCl, che rappresenta l’ambiente esterno, e da una coppia
galvanica sulla superficie di contatto tra rivetto
e lastre (Figura 2). Höche ha anche aggiunto un
angolo smussato nella geometria del rivetto per
produce idrossido di magnesio (Mg(OH)2), che
costituisce un sottile film protettivo sulla superficie. La crescita di questo strato depositato in
realtà aumenta la resistenza a una ulteriore corrosione, ostacolando il suo progredire. In ogni
caso, non è possibile arrestare completamente
il processo a causa della porosità di Mg(OH)2
e la crescita di ossido si protrae in profondità
nel metallo. Al fine di determinare la distribuzione di corrente elettrica e analizzare la risposta
chimica, Höche ha dovuto considerare questo
accumulo non costante e le proprietà dei materiali che lo influenzano. Usando il Chemical
Reaction Engineering Module e il Batteries &
Fuel Cells Module, due prodotti aggiuntivi del
software COMSOL®, ha trattato il rivetto e la lastra metallica come una serie di elettrodi. Questo gli ha permesso di valutare come il rapporto
tra superficie dell’anodo e del catodo, la durata
dell’esposizione all’elettrolita e i cambiamenti
nella corrente elettrica dovuti all’accumulo di
Mg(OH)2 contribuivano alla degradazione del
magnesio.
“Dal momento che la porosità influisce direttamente sulle proprietà della barriera, la topolo-
Figura 2. Sinistra: Geometria che rappresenta metà giunto rivettato nel software COMSOL Multiphysics®.
Destra: I risultati della simulazione mostrano la densità di corrente sulla superficie tra rivetto e lastra di metallo.
La simulazione modella in modo matematico il flusso di corrente in corrispondenza della superficie di contatto tra
rivetto e lastra; la densità di corrente più elevata si ha in corrispondenza del bordo tagliente.
simulare la presenza di un bordo tagliente, che
aumenta i gradienti nel potenziale dell’elettrolita. Questo, a sua volta, accresce il flusso di corrente e accelera le reazioni elettrochimiche che
causano la corrosione galvanica.
Quando la superficie di contatto tra rivetto
e lastre metalliche è soggetta a corrosione, la
lastra di magnesio inizia a deteriorarsi più rapidamente degli altri metalli. La reazione chimica
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
gia risultante della superficie è influenzata dalla
velocità di degradazione verso il basso e dalla
opposta crescità del deposito. I calcoli fondamentali della densità di corrente galvanica sono
stati modificati da questi aspetti relativi alla crescita dello strato depositato,” ha commentato
Höche. “Questo ci ha portato a studiare le variazioni dipendenti dal tempo nella risposta elettrochimica degli elettrodi”. Il modello include le
29
u
corrosione|automotiveu
Figura 3. Grafico del software COMSOL® che mostra la
densità di corrente localizzata in diverse posizioni sulla
superficie del giunto rivettato.
velocità delle reazioni chimiche, le proprietà
elettrochimiche note dei metalli e una funzione
dipendente dal tempo con un periodo di esposizione di 24 ore. I risultati riportano il potenziale
elettrico e la densità di corrente quando il giunto rivettato è esposto all’elettrolita e rivelano la
copertura di superficie (la porzione di superficie
delle lastre e del rivetto coperte da Mg(OH)2) in
diversi momenti dopo l’inizio dell’immersione.
La densità di corrente varia a seconda della di-
una carrozzeria, garantiscono accesso alla corrosione permettendo all’umidità e agli elettroliti
dell’ambiente esterno di accedere alle superfici
che conducono elettricità. Piccoli danneggiamenti sulla carrozzeria di un’automobile possono infatti creare una coppia galvanica che causa
delaminazione (il distacco dei rivestimenti dalle
lamine metalliche), che indebolisce significativamente la protezione dalla corrosione.
Per analizzare questo ulteriore rischio, Höche
ha lavorato con Nils Bösch, ricercatore presso
Daimler AG, per studiare la delaminazione su
una lastra campione di acciaio placcato in zinco, elettrorivestita con uno strato di vernice cataforetica chiamata e-coat o elettro-rivestimento (Figura 4). “A causa di un graffio che penetra
al di sotto della superficie in acciaio, si può ottenere una coppia galvanica tra zinco e acciaio
e lo zinco corrode,” ha spiegato Bösch. “Questo
produce una fessura che continua a crescere
tra l’elettro-rivestimento e l’acciaio in direzione
orizzontale, invece che in verticale attraverso
gli strati”. Questo comportamento è abbastanza simile al processo di corrosione in fessura (o
crevice corrosion), che scava tra due superfici
creando fessure nel metallo. Le sollecitazioni in
Figura 4. Un test di corrosione
su una lastra in acciaio
galvanizzato, che mostra una
evidente corrosione negli strati
graffiati (vista dall’alto). Bösch
ha realizzato diversi graffi iniziali,
di varie profondità e ampiezze,
per analizzare l’influenza delle
dimensioni del graffio sul
processo di delaminazione. Qui
sono mostrati i risultati dopo una
settimana (in alto) e dopo cinque
settimane (in basso).
stanza dal centro del rivetto, mostrando i punti
in cui la corrosione si verificherà più rapidamente (Figura 3).
Scavare in profondità: il rischio di
delaminazione
Oltre alla corrosione galvanica, che si verifica
sulla superficie di contatto tra lastra e rivetto,
altri componenti automotive corrono il pericolo
di essere distrutti da agenti esterni. Imperfezioni minori, apparentemente superficiali, come
un graffio sul rivestimento o sulla vernice di
30
frattura che si possono verificare alla base di
queste cricche possono infine causare il guasto
del pezzo, per quanto il danneggiamento visibile e la perdita complessiva di materiale possano apparire ridotti. Höche e Bösch hanno usato
sweep parametrici in COMSOL per studiare il
potenziale elettrico nell’elettrolita e nell’elettrorivestimento per differenti proprietà della barriera elettrodepositata. Il loro modello ha evidenziato la corrispondente crescita orizzontale
della fessura a mano a mano che consuma lo
zinco (Figura 5).
Lo studio di Höche e Bösch finalizzato a coma&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
corrosione|automotiveu
Figura 5. Sinistra: Ingrandimento della sezione
trasversale della lastra campione in cui un
graffio ha deteriorato parte degli strati di
elettro-rivestimento e zinco. Sotto: I risultati
prodotti dal software COMSOL Multiphysics®,
che mostrano il potenziale elettrico
nell’elettro-rivestimento e nell’elettrolita.
La regione bianca indica lo zinco rimanente
dopo che una buona parte di esso è stata già
consumata.
Electric potential -U[V]
height [µm]
-U[V]
length [µm]
prendere come la misura di queste imperfezioni
superficiali influisce sulla velocità di consunzione dello zinco è in corso. Finora, il modello indica che l’ampiezza di queste imperfezioni influisce maggiormente rispetto alla loro profondità:
nei graffi più sottili il rapporto catodo/anodo è
inferiore e la diffusione più limitata e ciò rallenta
il processo di corrosione rispetto a un graffio
più ampio. I risultati attuali vengono usati per
esaminare ulteriormente le imperfezioni del rivestimento e la loro influenza negativa sulla protezione da corrosione.
Porre le basi per un supporto
strutturale più durevole
Sebbene la corrosione sia un processo onnipresente, che non può essere completamente
evitato, essa può comunque essere ridotta al
minimo grazie a una progettazione esperta e a
un’attenta analisi. Höche e Bösch hanno ridotto
i bordi taglienti nel giunto rivettato e perfezionato la geometria per ridurre al minimo l’area
esposta, pur mantenendo la stabilità meccanica. Hanno anche suggerito l’uso di un elettrorivestimento per la lastra in metallo che, sulla
base dello studio parametrico, determinerebbe
la minima corrente elettrica e quindi il minimo
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
degrado della carrozzeria. I modelli realizzati in
COMSOL hanno permesso una indispensabile
conoscenza del comportamento elettrochimico fondamentale, fornendo ai tecnici di HZG e
Daimler AG gli strumenti per ottimizzare i loro
giunti rivettati in modo da ottenere la migliore
difesa dalla corrosione. “Questo tipo di analisi
‘computer-aided’ favorisce il progresso della
progettazione ‘leggera’ e permette l’identificazione di possibili problemi legati alla corrosione
negli stadi iniziali del ciclo di progettazione”,
ha concluso Höche. “Nonostante la corrosione
sia un pericoloso nemico dei rivetti nel settore
automotive, ora siamo in grado di controllare
la corrosione del magnesio grazie a un’attenta
progettazione geometrica e a un processo di lavorazione frutto di studi accurati”.
Da sinistra: Dr. Daniel Höche, ricercatore presso HZG.
Nils Bösch, ricercatore presso Daimler AG
31
u
ottimizzazioneu
VERIFICA E OTTIMIZZAZIONE
DI ROLLER COASTER
Davide Mavillonio, Luca Catellani
Una delle più complesse, fra le giostre per parchi divertimenti, sono i roller coaster
perché coinvolgono diverse discipline tra cui progettazione, verifiche cineto-dinamiche, analisi strutturali/fluidodinamiche ed aspetti ergonomici.
Il design inizia con un’intensa attività commerciale e di layout per individuare il tipo
di roller coaster più idoneo. In questa fase si sceglie il treno (solitamente studiato a
parte) e gli ingombri di massima, così come le caratteristiche di base del roller coaster in funzione dei più probabili fruitori: famiglie, bambini, o per chi desidera effetti
particolarmente emozionanti, per così dire, adrenalici.
32
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
ottimizzazioneu
icponline
u
Figura 1. Schema delle fasi della progettazione.
P
rogrammi commerciali come NoLimits
o diversi programmi CAD aiutano sia
nella definizione del layout principale
del percorso sia nel supportare l’attività commerciale realizzando automaticamente video
foto-realistici del percorso.
Asotech ha sviluppato un proprio tool di vea&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
Figura 2. Struttura del metodo studiato
rifica che permette, in seguito alla definizione
del tracciato, oltre al calcolo delle sollecitazioni, accelerazioni e velocità, di inviare direttamente i dati ad un solutore FEM (Straus7 o
Ansys). La geometria del moto del centro di
massa del treno viene elaborata passando attraverso una curva spline da un programma
33
u
ottimizzazioneu
custom made scritto in VBA e Excel.
Una procedura automatica permette di reiterare il calcolo e la verifica al fine di ottenere
il layout definitivo, le sollecitazioni e le accelerazioni tollerabili ed una struttura ottimizzata
secondo le più restrittive verifiche a fatica (EN
1993: Eurocodice 3).
EN 13814:2004
La norma europea di settore (EN 13814:2004)
fornisce alcune indicazioni sulla metodologia
da seguire per la verifica cineto-dinamica di un
roller coaster. L’equazione di base è quella del
bilancio dell’energia meccanica tenendo conto degli attriti: il calcolo punto per punto è iterativo.
Figura 3. Esempi di
layout studiati con
NoLimits
Dopo aver diviso la curva spline di partenza
in singoli punti equidistanti a circa 500 mm,
per conoscere la velocità ad un certo punto è
sufficiente partire dalla velocità del punto precedente e sommare le perdite di velocità dati
dall’energia potenziale e dagli attriti (aerodinamici o meccanici):
Velocità all’istante precedente
Energia potenziale
Energia persa per attrito aerodinamico
Energia persa per attrito meccanico
34
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
ottimizzazioneu
Figura 4. Una
delle interfacce
del software
Nella componente dell’attrito meccanico compaiono le forze V e H che
sono le due componenti della forza F:
questa è la risultante della forza centrifuga e della forza peso proiettata sul
piano ortogonale ai binari che genera
l’attrito meccanico che, insieme all’attrito aerodinamico, innesca il calcolo
iterativo. Una volta che il calcolo arriva
a convergenza si ottiene il valore della
velocità e delle forze in ogni punto della
traiettoria.
Figura 5. Esempio
di tracciato
importato
LAYOUT
Alla definizione del layout, NoLimits2
offre strumenti d’avanguardia in termini di flessibilità e output commerciale. È un programma che permette in
modo semplice ed intuitivo la definizione di un tracciato, fornendo prime
indicazioni sulla velocità e sulle accelerazioni durante il giro. Permette,
inoltre, di generare scenografie e di
registrare filmati di alta qualità utili
per le trattative commerciali e pubblicitarie. Al momento del disegno della
traiettoria è bene cercare di orientare i
binari in modo tale che le forze laterali
siano ridotte al minimo; è stato quindi
creato un secondo tool in VBA, in grado di gestire l’orientamento dei binari:
partendo dalla risultante delle forze si
possono ruotare i binari in modo che la
forza media laterale sia minimizzata.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
Figura 6. Esempio di andamento delle accelerazioni
35
u
ottimizzazioneu
Figura 7a. Forza sui
binari
Figura 7b. Proprietà
tracciato
Rappresentazione schematica dei traversini scatolati
Figura 8. Analisi fluidodinamiche sul treno
VERIFICA CINETO-DINAMICA
Nolimits o il CAD di partenza permettono di generare una curva spline della traiettoria del baricentro che viene importata ed elaborata dal tool
custom-made ottimizzato da Asotech.
Dalla curva spline può aver luogo il calcolo
cineto-dinamico della giostra tramite un procedimento iterativo. Il programma è automaticamente in grado di individuare i raggi di curvatura, la
velocità e le accelerazioni in ogni istante del treno in modo da poter calcolare le massime sollecitazioni dell’attrazione e le forze esercitate dal
treno sul binario. È fondamentale analizzare nel
dettaglio le accelerazioni perché queste devono
rispettare una serie di limiti imposti dalle normative del settore. Ad esempio la norma ASTM
F2291.2006 impone vincoli al valore assoluto ed
alla durata dell’accelerazione secondo ogni direzione in un sistema relativo al passeggero.
Tramite un calcolo iterativo, si ottengono le forze
sul baricentro ad ogni instante di tempo: tramite
36
equazioni della dinamica del corpo libero e la geometria del treno e dei binari si possono poi calcolare le forze sui binari punto per punto.
È importante in questa fase inserire le proprietà del treno (come interasse, peso e CX aerodinamico) così come la geometria del binario:
possono essere definiti sia tratti con 2 binari,
che tratti con 3 binari. Per la definizione delle
proprietà del treno sono necessarie a corredo
analisi fluidodinamiche (CFD) e geometriche per
la definizione del CX (soprattutto con treni con
velocità massima superiore ai 50 Km/h) e della
posizione del baricentro.
VERIFICA STRUTTURALE
Il tool di verifica cineto-dinamica permette infine
di realizzare in modo automatico un file di input
per diversi programmi di verifica strutturale. Si è
scelto di utilizzare STRAUS7 per le verifiche generali e l’ottimizzazione della struttura e ANSYS
WORKBENCH per le analisi di dettaglio.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
ottimizzazioneu
Figura 9.
Importazione in
Straus7
La geometria del roller coaster, così come tutte
le proprietà dei beam e degli shell che formano la struttura vengono direttamente importate
in modo da velocizzare il set-up dell’analisi. La
procedura permette inoltre di importare anche i
carichi e i vincoli per l’analisi.
Per la verifica FEM, si realizzano diverse analisi statiche con diversi load case, ipotizzando
che il treno si muova sul binario ad ogni step
di analisi: la discretizzazione è variabile da
500 mm a 1000 mm.
Straus7 permette di lavorare in modo rapido e dettagliato sulla struttura e di ottimizzare
la geometria del tracciato per minimizzare le
tensioni e le deformazioni, realizzando un reticolo composto da elementi beam e shell. La
verifica strutturale viene eseguita con l’utilizzo
della norma EN 1993-Eurocodice 3 con vita a
fatica a 5’000’000 di cicli. Per avere analisi
più dettagliate e un più elevato livello di ottimizzazione è possibile utilizzare ANSYS WORKBENCH su parte del tracciato.
È così possibile utilizzare modelli 3D della
struttura per andare ad analizzare nel dettaglio le saldature più sollecitate e utilizzare il
metodo dell’ HOT SPOT.
La procedura ideata da Asotech permette
quindi una realizzazione rapida del design, della verifica cineto-dinamica e della resistenza
strutturale di un roller coaster.
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
Figura 10 (sopra).
Verifica strutturale
in STRAUS7
Figura 11. Verifica
strutturale
in ANSYS
WORKBENCH
ASOTECH
Asotech è una Società di oltre 100 professionisti e 3 sedi operative a Reggio Emilia,
Modena e Bologna. Il focus della società è
la progettazione meccanica, cui si uniscono
altri servizi come calcoli strutturali e fluidodinamici, documentazione tecnica, costruzione
di prototipi, video rendering e progettazione
software. I principali settori delle attività Asotech sono automotive, macchine alimentari,
biomedicale, trasporti e amusement ride.
37
u
cfdu
Migliorare l’efficienza
di raffreddamento
delle turbine a gas
attraverso l’esplorazione
dello spazio
di progetto
Jens Dickhoff, B&B-AGEMA
Masahide Kazari e Ryozo Tanaka,
Kawasaki Heavy Industries
L’individuazione di metodologie
per aumentare le temperature
all’uscita del combustore e
all’ingresso della turbina ad alta
pressione è fondamentale per
incrementare l’efficienza delle
turbine a gas. Temperature di
esercizio più elevate mettono
però a rischio l’integrità dei
componenti della turbina ad
alta pressione, in particolare
delle pale statoriche e rotoriche,
poiché le temperature di ingresso
dello stadio delle turbine
moderne superano il punto di
fusione dei materiali utilizzati
per le pale. Per evitare questo
rischio, nella progettazione delle
pale delle turbine è stata adottata
una tecnica nota come film
cooling.
38
N
el film cooling, l’aria fredda spillata dal
compressore e immessa nelle camere
interne delle pale rotoriche e statoriche,
fuoriesce da piccoli fori presenti sulle pareti delle pale. Quest’aria costituisce un sottile strato
isolante lungo la superficie delle pale.
La turbina a gas L30A di Kawasaki Heavy Industries (KHI) è la più efficiente al mondo nella sua classe di potenza da 30 megawatt. La
L30A è stata sviluppata da KHI con il supporto
di B&B-AGEMA GmbH, un’azienda di servizi ingegneristici con sede ad Aachen, in Germania,
specializzata nella progettazione di macchine e
impianti per la conversione dell’energia, in particolare componenti di turbine a gas. Lo scambio
termico coniugato o CHT (Conjugate Heat Transter), una tecnica CFD per determinare il flusso
termico tra un corpo solido e un gas o un liquido che scorre sopra di esso o al suo interno,
è una delle competenze specifiche dell’azienda, che ha collaborato a stretto contatto con
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
cfdu
Siemens PLM per simulare il flusso dei fluidi in
3D ed esplorare nuovi metodi CHT.
La collaborazione tra B&B-AGEMA e KHI è
iniziata negli anni ‘90, quando KHI si rivolse a
B&B-AGEMA per applicare i metodi CHT al fine
di migliorare il raffreddamento interno delle
pale delle turbine. B&B-AGEMA sviluppò una
nuova tecnologia di film cooling che, invece
dei convenzionali fori cilindrici, utilizzava fori a
ventaglio per dirigere il flusso dei getti d’aria,
aumentando così la loro efficienza di raffreddamento.
In particolare, a partire dagli anni 2000, B&BAGEMA ha utilizzato i metodi CFD per le simulazioni di film cooling (1999-2002) e ha utilizzato
una tecnica nota come double jet film cooling
(1999) nonché la tecnologia di film cooling
Nekomimi descritta di seguito (2008). Questo
Figura 1- Simulazione CFD
del raffreddamento di una
pala di una turbina a gas
che illustra a) uno spaccato
della pala, b) il percorso e
le linee di flusso dell’aria
di raffreddamento c) la
temperatura della superficie
della pala
Figura 2 - La L30A al
banco di prova per turbine
a gas presso il Kawasaki
Akashi Plant, Giappone
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
39
u
cfdu
nisce l’aria di raffreddamento al foro per il film
cooling. L’efficienza adiabatica del film cooling
è stata mediata sulla superficie evidenziata in
rosso. La larghezza e la lunghezza del dominio
sono le stesse per tutte le configurazioni: ciò
permette il confronto tra fori di design differente con portate di refrigerante simili, dal momento che viene utilizzata la stessa quantità d’aria
per unità di superficie per il raffreddamento.
Come mostrato in Figura 5 per un confronto in
Figura 3 - Geometrie
di fori per film
cooling: cilindrico (in
alto), a ventaglio (al
centro), nekomimi
(in basso)
lavoro si basava sul riconoscimento da parte di
KHI che ulteriori sviluppi tecnologici avrebbero
richiesto modellazione termofluidica, simulazioni ed esplorazione dello spazio di progetto.
Per alcuni anni, B&B-AGEMA e KHI hanno utilizzato STAR-CCM+® con un’esplorazione dello
spazio di progetto manuale (lenta e iterativa)
per studiare l’efficienza di raffreddamento di
fori di diverse forme per le pale delle turbine
a gas, compresa quella che le due aziende soprannominarono nekomimi, che in giapponese
significa “orecchie di gatto”, come suggerisce la
forma dei fori. Il dominio computazionale usato
per calcolare l’efficienza del raffreddamento di
diverse forme di fori (Figura 4) consiste in un
condotto a flusso incrociato e un plenum per la
mandata del refrigerante collegati tramite il foro
per il film cooling. Le pareti laterali sono definite
come piani di simmetria, in modo da rappresentare una fila di fori di raffreddamento, tipica nelle applicazioni per turbine a gas. Il plenum for-
Figura 4 - Dominio computazionale usato per testare
virtualmente l’efficienza di raffreddamento di fori di
diverse forme
40
Figura 5 - Confronto di efficienza di raffreddamento e
portata di massa tra un foro nekomimi e uno a ventaglio
particolare, un foro nekomimi ha un’efficienza di
raffreddamento simile a quella di un foro a ventaglio di dimensioni simili con una portata d’aria
significativamente inferiore. Si noti che su una
scala normalizzata da 0 a 1 tipicamente usata
per l’efficienza di raffreddamento, rosso=1 (migliore) e viola=0 (peggiore).
Il risultato è stato un sensibile miglioramento
dal 200 al 300 percento per i design con nekomimi rispetto ai fori con la forma di riferimento:
la tecnologia è stata brevettata da KHI e B&BAGEMA.
Figura 6 - L’efficienza del film cooling è migliorata di
oltre il 200 percento dal foro a ventaglio alla migliore
variazione di nekomimi
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
cfdu
Come funziona il film cooling per le
turbine a gas e i vantaggi dei foro
nekomimi
L’aria utilizzata nel film cooling per le turbine
a gas viene prelevata dal compressore ad alta
pressione della turbina. In questo modo, se si
aumenta la quantità d’aria per il raffreddamento, diminuisce l’efficienza termica della turbina.
Inoltre, il film cooling produce perdite per miscelazione e una riduzione della temperatura
totale nel passaggio di gas caldo della turbina. È
possibile contrastare queste fonti di inefficienza
riducendo la quantità d’aria di raffreddamento
necessaria e realizzando una distribuzione di
Figura 8: Double jet film
cooling
Figura 9: Concetto del design nekomimi : a) Passo 1
(DJFC) b) Passo 2 c) Passo 3 (nekomimi)
Figura 7: Ciascun foro di raffreddamento immette un
getto nel flusso incrociato
temperatura omogenea. L’iniezione del fluido
di raffreddamento attraverso un foro porta a
un “getto nel flusso incrociato”, come mostrato in Figura 7. Strutture secondarie di flusso,
compresi vortici rotanti, vengono generati per
interazione tra il getto del refrigerante e il flusso
incrociato, e possono diminuire l’efficienza del
raffreddamento.
Si può rimediare a questi problemi utilizzando
un foro di uscita con una forma non rotonda,
che riduce il rapporto tra il flusso della quantità
di moto del refrigerante e del flusso incrociato
all’uscita del foro di raffreddamento (causato
dal rallentamento del flusso all’interno del diffusore del foro), e l’effetto Coanda che permette
al flusso di abbracciare la parete dietro il foro.
Per ridurre la miscelazione tra il refrigerante e
il gas caldo, e preservare uno strato di raffreddamento vicino alla superficie della pala della
turbina, nel 1999 gli ingegneri di B&B-AGEMA
hanno introdotto la tecnologia “double jet film
cooling” (DJFC).
La tecnologia nekomimi
Nel 2008, B&B-AGEMA ha introdotto un nuovo
design per i fori, derivata dal concetto DJFC: la
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
tecnologia nekomimi. I due fori cilindrici della
double jet film cooling sono stati combinati in
un singolo foro per superare l’inefficienza della
mandata d’aria.
Questo è stato ottenuto portando i fori della
configurazione DJFC nella stessa posizione lungo
il flusso (Figura 9, passo 1) unendo i fori (Figura
9, passo 2) e sostituendo i due fori di mandata
con un singolo centrale (Figura 9, passo 3).
Esplorazione progettuale
automatizzata per la forma nekomimi
B&B-AGEMA e KHI hanno recentemente deciso
di automatizzare la ricerca progettuale utilizzando HEEDS, un software di esplorazione dello spazio di progetto e ottimizzazione prodotto da Red
Cedar Technology, società controllata da Siemens PLM, e il modulo aggiuntivo Optimate+TM
per STAR-CCCM+ basato su HEEDS. Questo
cambiamento rende possibile valutare centinaia di design nel tempo che sarebbe richiesto per
valutarne solo alcuni, confrontando metodicamente un gran numero di tradizionali design di
fori a ventaglio con fori nekomimi.
Gli ingegneri di KHI e B&B-AGEMA hanno collaborato con Siemens PLM per eseguire una ricerca intelligente e automatizzata nel panorama
progettuale per identificare i design nekomimi
che soddisfano due obiettivi contrastanti: bassa
portata di massa di refrigerante e alta efficienza
adiabatica del film cooling nella sezione studiata. I parametri che definiscono la forma dei fori
41
u
cfdu
Figura 10 Parametri di design
nekomimi (sinistra);
parametri del
foro a ventaglio di
riferimento (destra)
Simulates fluid flow/heat transfer
Chooses revised shape variables
Cooling Effectiveness
Updates cooling hole geometry
Process automation and
design exploration
Pareto Front
(of Best Possible
Designs)
Monitors cooling performance
calore. Optimate+ interagisce attivamente con
l’ingegnere fornendo i risultati delle simulazioni
e le caratteristiche di prestazione previste attraverso uno strumento di visualizzazione chiamato HEEDS Post.
Optimate+ utilizza i risultati delle prestazioni
per selezionare una nuova serie di variabili per
la forma del foro e ripete il processo per trovare
design più performanti utilizzando un numero
limitato di valutazioni. L’ingegnere ha anche la
possibilità di indirizzare la ricerca chiedendo la
valutazione di design specifici sulla base del suo
intuito.
Mass flow rate
Figura 11 - Procedura
automatizzata di
esplorazione progettuale
nekomimi (Figura 10) sono stati variati tra 349
simulazioni dinamiche per determinare il fronte
di Pareto dei design che rappresenta il miglior
compromesso tra i due obiettivi.
Inoltre, è stato esplorato il panorama dei semplici fori a ventaglio in 299 simulazioni come riferimento per dimostrare i vantaggi della tecnologia nekomimi.
Procedura della ricerca progettuale
Per il processo di esplorazione progettuale automatica del design è stato usato Optimate+,
STAR-CCM+ per le simulazioni del movimento
dei fluidi e del trasferimento di calore e per la
modellazione geometrica dei fori a ventaglio,
Siemens NX per la modellazione geometrica parametrica dei fori nekomimi e HEEDS Post per
la visualizzazione e l’interpretazione dei risultati,
riassunti in Figura 11.
Optimate+ seleziona una serie di parametri di
progetto e chiede al modellatore CAD di generare la geometria aggiornata. Quindi Optimate+
indica a STAR-CMM+ di importare la nuova geometria, creare automaticamente una discretizzazione opportuna del dominio della soluzione e
simulare il flusso del fluido e il trasferimento di
42
Risultati dell’esplorazione
progettuale
I fronti di Pareto illustrati in Figura 12 mostrano i
migliori risultati possibili per i fori nekomimi(linea
blu tratteggiata) e a ventaglio (linea rossa tratteggiata).
Questi fronti indicano che la tecnologia nekomimi ha un’efficienza di film cooling mediata sullo
spazio significativamente migliore per portate
di massa comprese tra 8 g/s e 17 g/s. Al di
sotto e al di sopra di questo intervallo, i diversi
fori raggiungono valori di efficienza di raffreddamento comparabili.
Inoltre, l’analisi delle due serie rappresentative dei risultati della simulazione (rettangoli neri
tratteggiati), mostrano che nel caso dei fori di
raffreddamento a ventaglio, quando i parametri
di progetto non vengono scelti accuratamente,
vortici controrotanti dominano le strutture di
flusso secondarie e peggiorano l’efficienza di
raffreddamento.
Al contrario, la forma nekomimi garantisce un
raffreddamento efficiente in un’ampia gamma
di parametri di progetto.
Questo approccio innovativo rende possibile
costruire un database dei migliori design dei
fori di raffreddamento nekomimi per una varietà
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
u
cfdu
Cooling Effectiveness
Figura 12 - Efficienza del
film cooling per tutti i
design dei fori nekomimi
e a ventaglio testati
Coolant Mass Flow Rate [g/s]
Figura 13 - Fronte di
Pareto dei migliori design
nekomimi, risultato di
un compromesso tra
efficienza di film cooling
più elevata e portata di
massa del refrigerante
più bassa
Film Cooling Effectiveness
Pareto Front of
Best Designs
(349 simulations)
Coolant Mass Flow Raate
di rapporti di pressione e di portate di massa
del refrigerante. Da questo database, gli ingegneri che si occupano della progettazione di
sistemi di raffreddamento possono selezionare
il design migliore per ottenere l’efficienza di raffreddamento più elevata e diminuire il consumo
d’aria di raffreddamento (Figura 12 e 13).
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
Questo studio migliora la conoscenza di base
dei fenomeni di flusso secondari e il loro effetto
sull’efficienza di raffreddamento per tutti i tipi di
fori utilizzati per film cooling. Inoltre, lo studio testimonia il valore dell’esplorazione dello spazio
di progetto automatizzata per risolvere un’ampia
gamma di problemi ingegneristici standard.
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u
femu
Simulazione FEM
di guarnizioni in gomma
L’approccio tradizionale dei fornitori nel
settore automobilistico consisteva nel
realizzare i pezzi sulla base dei disegni
forniti dagli OEM (Original Equipment
Manufacturer). Oggi gli OEM stanno
delegando sempre maggiori responsabilità
di progettazione ai fornitori. Questa
tendenza cambia in maniera significativa
il ruolo dei fornitori che, anziché cercare
di superare la concorrenza principalmente
in termini di qualità, prezzi e tempi di
consegna, vengono ora spesso valutati
in base alla loro capacità di sviluppare
un progetto innovativo che soddisfi i
requisiti dell’OEM e che possa essere
prodotto con elevati livelli di qualità
e costi contenuti. Interseals, uno dei
principali fornitori di guarnizioni per il
settore automobilistico e altri mercati, ha
reagito a questa tendenza incrementando
le dimensioni e le capacità del proprio
team di ingegneri. In passato, l’azienda
ha incontrato difficoltà nel soddisfare le
richieste dei clienti, che esigevano progetti
innovativi ed economici. Le guarnizioni
sono pezzi difficili da progettare, poiché i
componenti in gomma sono sottoposti a
notevoli deformazioni sotto carico, fino al
500% nelle applicazioni ingegneristiche. Il
comportamento di carico/allungamento
della gomma è estremamente non-lineare
e tempo/temperatura-dipendente. In
passato, quando gli ingegneri di Interseals
basavano i progetti iniziali sull’esperienza
e su formule classiche, solitamente il
primo prototipo non rispondeva ai requisiti
del cliente. In generale occorrevano
due ulteriori iterazioni per correggere il
progetto. Ogni iterazione aveva un costo
medio di 5000 euro per le spese legate
alle attrezzature e richiedeva fra le 6 e le 8
settimane.
44
LA Sfida
Il management di Interseals ha deciso di esaminare i software di simulazione per individuare una soluzione in grado di prevedere il complesso comportamento non-lineare, prendendo
in considerazione anche gli effetti di tempo e
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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femu
temperatura e riuscendo a calcolare i modelli
di materiali comprimibili e incomprimibili sulla
base dei dati dei test. Gli ingegneri di Interseals hanno effettuato diversi test case basati su
guarnizioni che avevano sviluppato in passato di
cui erano disponibili i risultati.
Marc è un software che ha fornito risultati accurati per i test case. “Marc rappresenta una
soluzione non-lineare potente e affidabile che,
nell’analisi dei nostri test case, ha dimostrato la
capacità di simulare accuratamente le prestazioni delle guarnizioni in gomma,” ha dichiarato
Pierino Izzo, Responsabile Ricerca e Sviluppo
per Interseals. “Abbiamo inoltre apprezzato la
utilizzato Mentat e Marc per la simulazione di
una guarnizione per l’ECU (unità di controllo
elettronico) di ricarica della batteria di un nuovo veicolo elettrico. La guarnizione in gomma
siliconica ha lo scopo di sigillare il contenitore
in alluminio da acqua e polvere a temperature
variabili da -40° C a +85° C. La prima fase del
processo di simulazione è stata la caratterizzazione del materiale. I tecnici di Interseals hanno
condotto test fisici, fra cui prove di trazione e
test assiali a diverse temperature e prove di dilatazione termica. In seguito gli ingegneri hanno
definito la geometria iniziale tramite un software
CAD. Hanno creato tre diverse sezioni trasversali a rappresentare l’idea progettuale nonché
la massima e la minima geometria consentite
velocità e la facilità d’uso offerte dall’interfaccia grafica del software. Altre funzioni molto
utili nelle nostre applicazioni sono la capacità
di Marc di gestire la giunzione di materiali iperelastici, la facilità con cui è possibile impostare
contatti e condurre simulazioni 2D o 3D.”
Di recente, gli ingegneri di Interseals hanno
dalle normali tolleranze di fabbricazione. Hanno quindi esportato la sezione trasversale della
guarnizione per condurre una simulazione 2D,
che viene eseguita generalmente per prima poiché i suoi tempi rapidi consentono agli ingegneri
di effettuare velocemente iterazioni multiple per
ottimizzare il progetto. In seguito hanno impor-
Soluzione
a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
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u
femu
“Il cliente ha testato i prototipi e ha confermato che rispondevano a tutti i requisiti.
Ottenere il progetto corretto al primo tentativo
ci ha consentito di risparmiare una cifra stimata
di 10.000 euro per le spese legate alle attrezzature e ci ha permesso di anticipare la consegna
delle guarnizioni di 16 settimane rispetto a quanto accadeva con i nostri metodi di progettazione
precedenti, che di norma avrebbero richiesto
due ulteriori iterazioni di prototipazione”.
Pierino Izzo,
Responsabile Ricerca e Sviluppo per Interseals
Fig. 1 - Pressione applicata
Fig. 2 - Tensione della
guarnizione
tato la geometria nel pre-processore Mentat e
hanno creato una mesh quadrangolare. Hanno
definito le proprietà del materiale iperelastico e
una condizione al contorno fissa al corpo rigido
più basso. Hanno creato contatti fra le guarnizioni e i corpi rigidi adiacenti. Hanno generato
diversi casi con contatti con e senza attrito fra le
guarnizioni e i corpi rigidi.
I risultati della simulazione hanno mostrato
la forma deformata della guarnizione dopo l’installazione, la pressione di contatto e le forze di
reazione della guarnizione contro il coperchio.
Dopo una dozzina di iterazioni, gli ingegneri di Interseals hanno trovato un progetto che sembrava funzionare correttamente nella simulazione
2D. Ma quando hanno condotto una simulazione
3D, hanno riscontrato che, alle dimensioni massime consentite, una fessura nella guarnizione
era troppo grande per entrare nella scanalatura
nel coperchio dell’ECU e ne impediva quindi la
chiusura una volta installata la guarnizione. Gli
ingegneri hanno modificato la sezione trasversale per ridurre le dimensioni della fessura e hanno
eseguito un’altra simulazione.
Tramite una serie di iterazioni, il profilo è stato
modificato in modo da rendere la scanalatura più
stretta e profonda. È cambiata anche la forma
delle nervature attorno alla parete laterale della
guarnizione, che contribuiscono a mantenerla in
posizione nella scanalatura. Durante le varie iterazioni, gli ingegneri hanno preso in esame non
solo le prestazioni del progetto della guarnizione, ma anche i costi legati alle apparecchiature
necessarie per realizzare un dato progetto. Alla
fine hanno individuato un progetto in grado di
soddisfare tutti i requisiti, sulla base della simulazione 3D.
Risultati/Vantaggi
Fig. 3 - Procedura di
inserimento della guarnizione
Gli ingegneri di Interseals hanno condiviso i risultati della simulazione con il cliente, che ha dato il
via libera per la realizzazione dello stampo. Una
volta completato lo stampo, Interseals ha creato
una serie di prototipi e li ha forniti al cliente.
Interseals
Interseals Srl è stata fondata nel 1995.
L’azienda ha un organico di oltre 120 dipendenti e un fatturato di circa 18.000.000 di
euro nel 2015. Le vendite dell’azienda sono
suddivise fra il settore automobilistico (60%),
il settore degli elettrodomestici (30%) e il
settore dei dispositivi medici (10%).
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a&c - analisi e calcolo|novembre/dicembre 2016
„If I only knew the
outcome before ...“
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www.bit.ly/ironhenry
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