Un laboratorio sulle nuove tecnologie e la simulazione al servizio dell’industria per l’innovazione e verso il digital twin
SireLab Srl è una StartUP Innovativa che nasce dall’esperienza e con il supporto di docenti e ricercatori dell’Università di Genova; ha tra i soci alcune pmi, realtà imprenditoriali ed industriali che credono nel valore della simulazione come tecnologia fondamentale per l’innovazione del processo produttivo e del prodotto. Il personale, altamente qualificato e motivato, con l’esperienza trentennale dei docenti a supporto, costituiscono il bagaglio di competenze per affrontare le sfide legate all’uso delle nuove tecnologie per l’innovazione di processo o di prodotto.
Le attività al servizio del cliente industriale sono riconducibili a due filiere principali: la simulazione numerica e l’uso delle tecnologie di realtà virtuale e stampa 3D. La prototipazione associata all’analisi grafica e simulativa viene impiegata non soltanto per applicazioni industriali ma anche per il settore medicale dove sono notevoli le potenzialità di utilizzo.
Nel numero di Marzo 2020 della rivista Tecnologia & Innovazione la nostra realtà è stata descritta per le attività che svolge ed i servizi che può offrire al cliente per supportarlo nell’innovazione e nello sviluppo del prodotto o del processo. In quella occasione sono state descritte alcune applicazioni recenti sull’utilizzo della realtà virtuale in diversi settori e ambiti.
In questo articolo cogliamo l’occasione per descrivere le attività di simulazione in alcuni ambiti dove abbiamo sviluppato particolare esperienza o dove riteniamo che l’uso della simulazione numerica sia strategico. Le simulazioni numeriche cui facciamo riferimento sono relative alla fluidodinamica ed utilizzano la tecnologia della Computational Fluid Dynamics – CFD.
Le applicazioni nei settori dell’industria di produzione del vetro sono caratterizzate da elevate difficoltà sia nella modellazione fisica dei fenomeni (comportamento reologico del vetro fuso, scambi termici, combustione, …) sia per la complessità delle geometrie coinvolte e rappresentano un caso significativo dove la simulazione numerica può supportare lo sviluppo sia del singolo componente di impianto, sia del processo. Tale aspetto lo possiamo ritrovare in altri settori importanti quali il siderurgico o il cementiero.
I ventilatori industriali sono componenti essenziali di molti impianti. Nel settore automotive hanno raggiunto elevate prestazioni ma le richieste del cliente finale sono sempre più sfidanti sia per gli aspetti fluidodinamici sia per quelli aeroacustici, tenendo anche presente la diversa specificità degli impianti di propulsione elettrici o ibridi. SireLab ha sviluppato una piattaforma di progetto e simulazione per ventilatori industriali e si avvale di personale con esperienza pluridecennale nel settore.
La recente pandemia di COVID19 ci ha imposto di verificare le potenzialità della simulazione nella definizione di soluzioni o strategie adeguate a garantire la sicurezza delle persone, dei lavoratori, degli utenti nelle diverse situazioni che si presentano nella cosiddetta Fase 2 per la ripresa delle attività. Abbiamo quindi sentito il dovere di orientare le nostre competenze ed esperienze nell’uso della CFD per mettere a punto delle procedure e dei modelli di calcolo che consentano di supportare il cliente nella definizione di una configurazione sicura per lo svolgimento delle proprie attività.
Le applicazioni di simulazione presso SireLab avvengono tramite l’utilizzo di codici di calcolo CFD sviluppati in house, di tipo commerciale od Open Source. La capacità di sviluppo di software per la simulazione CFD costituisce un importante bagaglio di conoscenza che permette di affrontare lo studio del problema di simulazione ad un livello di competenza molto spinto. L’esperienza maturata a livello di ricerca nello sviluppo di piattaforme di ottimizzazione, nell’uso di tecniche di soft-computing e di intelligenza artificiale per sviluppo di componenti industriali rappresenta una opportunità per le aziende che intendano importare tali pratiche nel proprio processo di sviluppo prodotto.
Sirelab si propone come partner per lo sviluppo del prodotto o del processo industriale tramite l’uso di simulazioni numeriche con particolare riferimento alle analisi fluidodinamiche tramite tecniche CFD. Simulazioni multidisciplinari termiche e strutturali completano l’approccio.
Una selezione dei recenti settori di attività.
Simulazione della evoluzione di emissioni patogene in ambienti confinati per lo sviluppo di strategie di gestione anti COVID19 degli ambienti di lavoro o dei mezzi di trasporto
L’attività è volta a supportare la definizione di strategie di gestione di ambienti di lavoro aziendali, uffici, negozi, attività commerciali e sistemi di trasporto tramite la messa a punto di modelli numerici, validati ed integrati con analisi sperimentali appositamente sviluppate, che permettano di simulare e riprodurre le situazioni reali di utilizzo ricorrendo a modellazione 3D di dettaglio e sperimentazione in situ. Dall’analisi della situazione simulata e/o rilevata sono possibili la individuazione di eventuali interventi strutturali in ambiente (inserimento di paratie e divisori, gestione dei sistemi di aria condizionata, ventilazione/aspirazione ed eventuale loro riconfigurazione, …) e la definizione delle strategie di gestione degli ambienti (numero e disposizione degli occupanti, modalità di sanificazione, frequenza di utilizzo dell’ambiente, ….). Nei modelli numerici possono inoltre essere inseriti gli effetti dei dispositivi di protezione (mascherine) adottati dagli occupanti per confrontare le differenti situazioni ed ottimizzare la gestione dell’uso dell’ambiente in esame. Nella figura due simulazioni relative ad un ufficio con due occupanti in riunione dove si evidenziano gli effetti dell’aria condizionata o dell’utilizzo di mascherine di protezione nella riduzione o controllo della dispersione delle particelle di acqua emesse durante la respirazione.
Progettazione e sviluppo di ventilatori industriali ad elevate prestazioni
SireLab ha sviluppato una piattaforma di simulazione per il progetto e la verifica di ventilatori industriali ad elevate prestazioni. Tale piattaforma si articola su diversi livelli di complessità (1D, 2D, 3D) secondo l’approccio classico di sviluppo delle turbomacchine e può essere costituita da strumenti commerciali, OpenSource o sviluppati a livello di ricerca. La piattaforma di sviluppo può inoltre essere gestita da procedure di ottimizzazione. Tramite tale approccio è possibile, ad esempio, la progettazione di profili aerodinamici ottimizzati per le specifiche esigenze applicative per raggiungere le più elevate prestazioni. Il progetto della palettatura del ventilatore può essere fortemente tridimensionale allo scopo di controllare e ridurre l’emissione aeroacustica, qualora le specifiche lo richiedano. L’elevata esperienza e competenza del personale nel settore costituisce una garanzia di successo anche nei casi più complessi dove le prestazioni richieste a specifica risultino essere estremamente sfidanti.
Simulazione di sistemi e processi negli impianti di produzione del vetro
La simulazione numerica, con particolare riferimento alla CFD, è ormai uno strumento utile per lo studio e l’ottimizzazione di prodotti o processi nei più svariati settori industriali. L’industria del vetro è di grande rilevanza nel panorama nazionale, sia per gli elevati volumi produttivi sia per gli ingenti consumi energetici associati al processo. Presso SireLab vengono sviluppate e messe a punto procedure di simulazione per lo studio delle camere di rigenerazione, anche dotate di sistemi di ricircolo dei fumi per la riduzione delle emissioni, della combustione nel forno fusore, del moto del vetro fuso e del processo di formazione del contenitore in vetro cavo. Tali applicazioni sono caratterizzate da elevata complessità del modello fisico (vetro fuso, calcoli multispecie reattivi o no, scambio termico, …) e della geometria del sistema. L’esperienza maturata in tale ambito costituisce per SireLab una significativa referenza sulle competenze nella simulazione in ambito industriale per lo sviluppo del prodotto o del processo, estendibile in ambiti quali ad esempio il siderurgico od il cementiero.
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