I SOFTWARE DI ANALISI ALL’INTERNO DEI SOFTWARE CAD

L’utilizzo dei software di analisi all’interno dei software CAD (Computer-Aided Design) è diventato sempre più diffuso nell’industria manifatturiera e in altri settori che richiedono l’analisi e la progettazione di componenti meccanici. Il FEM (Finite Element Method) è una tecnica di analisi numerica che utilizza la discretizzazione del dominio di interesse in sotto volumi, ognuno dei quali è descritto da un set di equazioni algebriche che rappresentano il comportamento fisico del materiale.

In questo articolo, esamineremo i vantaggi e gli svantaggi dell’uso dei software di analisi FEM all’interno dei software CAD.

Software Integrati:

i software integrati, che combinano funzionalità CAD e FEM in unica interfaccia utente, offrono un approccio olistico per il processo di progettazione e analisi. Sono pensati per semplificare il flusso di lavoro consentendo agli utenti di eseguire analisi direttamente sui modelli CAD, senza la necessità di esportare o importare i dati tra diversi software. 

Questo può migliorare l’efficienza e la coerenza del processo di progettazione e analisi. Alcuni esempi di software integrati sono Altair Inspire, Autodesk Nastran IN-CAD, Siemens NX e SolidWorks Simulation.

Software Specialistici:

i software specialistici, d’altra parte, sono dedicati specificamente a un aspetto particolare dell’analisi, come l’analisi strutturale, l’analisi termica o l’analisi del flusso dei fluidi. Questi software sono sviluppati per fornire funzionalità avanzate e specializzate in un determinato settore o dominio di applicazione. Possono offrire una maggiore precisione e dettaglio in specifici ambiti di analisi ma l’utente ha la necessità di apprende l’utilizzo di un’interfaccia proprietaria. Alcuni esempi di software specialistici includono MSC Nastran, ANSYS, Hypermesh, Abaqus, COMSOL, e Calculix (software opensoure).

È importante notare che sia i software integrati che quelli specialistici possono fornire risultati precisi e accurati quando utilizzati correttamente, con inserimento di  dati di input e impostazione del contesto di analisi adeguati. La scelta tra i due dipenderà dalle esigenze specifiche del progetto, dai dettagli fisici che l’analisi richiede e dalle preferenze e competenze personali dell’utente.

Inoltre, vale la pena considerare che in alcuni casi può essere necessario utilizzare software specialistici per affrontare problemi altamente complicati o particolari, mentre in altri casi i software integrati possono essere più che sufficienti per soddisfare le esigenze di progettazione e analisi.

Vantaggi dei software integrati :

1. Risparmio di tempo e costi: L’uso di software FEM all’interno dei software CAD consente di effettuare analisi complicate in modo più rapido ed efficiente. Questo grazie soprattutto ad una curva di apprendimento più veloce all’utilizzo dell’interfaccia software che è la stessa del CAD. Ciò riduce i costi del progetto e del tempo impiegato per l’analisi del prototipo virtuale.
2. Maggiore flessibilità nella progettazione: L’uso di software FEM all’interno dei software CAD consente di valutare le prestazioni del prodotto durante la fase di progettazione, il che consente di apportare modifiche tempestive e migliorare il prodotto.
3. Possibilità di sfruttare appieno le potenzialità dell’ottimizzazione di forma: generative design. Al termine della fase di generazione della forma ottimale questa è immediatamente disponibile al progettista in ambiente CAD per la finalizzazione della stessa al fine della finalizzazione tecnologica del prodotto.

Svantaggi dei software integrati:

1. Costo del software: i software FEM sono costosi rispetto ai software CAD, il che potrebbe limitare l’accesso ai piccoli progetti o alle PMI con budget limitati, anche se attualmente le software house stanno cambiando la politica offrendo utilizzi Pay per Use più convenienti.
2. L’accuratezza dell’analisi FEM dipende dalla correttezza dei dati di input e il fatto di poterli introdurre facilmente può condurre a una sottovalutazione dell’influenza di tali dati sul risultato ottenuto. Se i dati di input non sono accurati o errati, l’analisi FEM fornirà risultati non veritieri.
3. La facilità di apprendimento dell’uso da parte degli utenti di analisi può portare alla sottovalutazione dell’importanza di effettuare adeguata formazione per quanto riguarda l’impostazione dell’analisi e alla valutazione critica dei risultati ottenuti.

L’ultimo aspetto su cui vorrei focalizzare l’attenzione è che c’è una presunta maggior precisione e l’accuratezza dei software integrati rispetto ai software specialistici. Questi dipendono da diversi fattori, come la tipologia dell’analisi richiesta, la specificità del dominio di applicazione e la qualità dell’implementazione del software stesso. Non esiste una risposta generale che si applichi a tutti i casi, poiché ogni software può avere punti di forza e debolezza specifici a prescindere dal fatto di essere integrati o meno nel CAD. 

In conclusione, la precisione e l’accuratezza delle analisi ottenute tramite software integrati e specialistici possono variare a seconda del contesto specifico e dei requisiti del progetto e non dipendono in modo diretto dal software utilizzato ma da come l’utente lo utilizzi. La scelta migliore dipenderà dalla natura dell’analisi e dalle specifiche esigenze della simulazione da eseguire.

Ne consegue che il senso critico, l’analisi ponderata e l’importanza di non lasciarsi condizionare dalle “mode” sono caratteristiche importanti nella scelta più adeguata.  

Sotto si riportano alcuni esempi di interfacce di alcuni software commerciali e un esempio di software opensource.

ANDREA MINO

Engineering & Simulation