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Catturare l’essenza degli oggetti 3D per stimolare una progettazione innovativa e una produzione efficiente

Sebbene la progettazione assistita da calcolatore sia diventata un’attività in forte espansione, trovare il giusto equilibrio tra velocità e precisione è stato difficile. Una vasta gamma di nuovi algoritmi che incorporano i più recenti progressi matematici ha colmato il divario relativo ad applicazioni che vanno dall’architettura a forma libera alla progettazione marina.

Ricerca di base

I computer hanno rivoluzionato la nostra capacità di risolvere problemi complessi. Tuttavia, lo sfruttamento del loro pieno potenziale richiede algoritmi snelli, ma sofisticati, per acquisire le informazioni necessarie a garantire un’elevata precisione senza rallentare i tempi di calcolo. Il finanziamento dell’UE del progetto ARCADES ha sostenuto la creazione di una Rete di formazione innovativa Marie Skłodowska-Curie (ITN, Innovative Training Network) che ha ottenuto questo risultato. Numerosi algoritmi e strumenti di progettazione assistita da calcolatore (CAD) avanzati miglioreranno la competitività europea nelle applicazioni critiche. «A differenza dei tradizionali programmi di dottorato, l’ITN espone i borsisti a una rete internazionale di ambienti accademici e partner industriali. Questa opportunità unica ha supportato lo sviluppo, da parte di ARCADES, di nuovi metodi per il software CAD che integrano le più recenti scoperte matematiche», spiega il coordinatore di ARCADES, Ioannis Emiris di Athena - Research and Innovation Center in Information, Communication and Knowledge Technologies e dell’Università nazionale capodistriana di Atene.

Superfici curve e mobilità complessa su terra e mare

Nell’idrodinamica e nella progettazione marina, alcuni giovani ricercatori hanno sviluppato nuovi modellatori e solutori isogeometrici che accoppiano direttamente e senza interruzioni i modelli CAD con la meccanica computazionale e l’analisi agli elementi finiti. Un nuovo modellatore parametrico basato su rette t (TshipPM per carene complesse) integra oltre 20 parametri di progettazione e genera in modo efficiente e solido una serie completa di alternative di progettazione di scafi di navi caratterizzati da elevata qualità. TshipPM è ora pronto per la commercializzazione. Inoltre, durante il distaccamento di un borsista presso il partner industriale ITI di ARCADES, sono stati compiuti passi decisivi per sfruttare la rappresentazione nel principale prodotto software di ITI, CADfix. Emiris aggiunge: «Il lavoro di due borsisti sul CAD nelle industrie marittime ha acquisito visibilità, per così dire, grazie all’Innovation Radar dell’UE». I borsisti di ARCADES hanno inoltre sviluppato strumenti CAD interattivi intuitivi per supportare architetti e ingegneri nella progettazione e nella produzione di facciate curve e superfici architettoniche a forma libera di diversi materiali, tra cui il vetro. Il lavoro svolto in collaborazione con Evolute, membro di ARCADES, è già stato implementato e adattato da diversi leader del settore. Emiris continua: «La nostra struttura di progettazione digitale che combina modellizzazione e ottimizzazione geometrica, simulazione fisica e apprendimento approfondito, ha superato i nostri obiettivi originali. Oltre a supportare la progettazione, fornisce un riscontro relativo ai costi di produzione». L’esplorazione del potenziale delle moderne tecniche di apprendimento automatico per l’apprendimento in 3D ha ottenuto un ruolo da protagonista nella nuova ITN GRAPES. Un’altra area fondamentale di progressi notevoli è lo studio di oggetti rigidi con gradi di libertà prescritti per la progettazione di robot, macchine utensili e persino della cinematica molecolare. Durante il distaccamento di un borsista presso il partner industriale TopSolid (ex Missler Software), alcuni dei metodi sono stati integrati nella famiglia di software commerciale di punta «TopSolid». Inoltre, il software prototipo che include algoritmi di modellizzazione per il controllo degli strumenti di lavorazione è attualmente in fase di valutazione dal partner associato di ARCADES, RISC Software.

Diffondere la notizia e le menti brillanti che si celano dietro di essa

I risultati di ARCADES sono stati comunicati tramite oltre 250 attività tra cui presentazioni e pubblicazioni scientifiche, conferenze pubbliche e fiere della scienza. «I nostri borsisti sono diventati una comunità molto unita di giovani scienziati eccezionali. Molti stanno assumendo posizioni di ricerca in altri paesi europei. Questa mentalità internazionale promuoverà le carriere dei borsisti, il campo CAD e le industrie che supporta», conclude Emiris. Si prevede che il mercato CAD globale genererà entrate per quasi 19 miliardi di dollari entro il 2030. Le eccellenze di ARCADES saranno gli attori chiave.

Parole chiave

ARCADES, CAD, TopSolid, robot, TshipPM, modellizzazione geometrica, scafi di navi, architettura a forma libera, meccanica computazionale, CADfix

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