Virtual Prototyping

Descrizione

La competitività delle aziende manifatturiere dipende oggi da due fattori principali: la capacità di innovare continuamente i prodotti e servizi offerti seguendo la rapida evoluzione dei bisogni dei clienti e l’efficienza dell'intero processo di sviluppo. I prodotti di consumo sono sistemi molto complessi, multifunzionali, fortemente interattivi grazie alle tecnologie e alle reti di sensori che integrano e presentano caratteristiche estetiche che li rende “oggetti emotivi” e qualche volta “unici”. Vengono realizzati con le più avanzate tecniche di produzione, ibrida e/o additiva per raggiungere un’elevata personalizzazione con materiali innovativi ad alte prestazioni. Il controllo simultaneo di tutti i molteplici elementi che contribuiscono a garantirne la qualità finale (ergonomia, estetica, sicurezza, costo, funzionalità, ecc.), la possibile perdita di informazioni durante il processo di ingegnerizzazione ed industrializzazione, la difficoltà di identificare possibili errori già nelle prime fasi del progetto sono solo alcune delle possibili criticità che devono essere affrontate per raggiungere la qualità del prodotto. In questo contesto diventa fondamentale trovare nuovi metodi e strumenti di supporto al team di sviluppo per gestire la molteplicità di aspetti progettuali, rappresentare il complesso “sistema prodotto” e prevedere il comportamento del prodotto nelle diverse fasi del ciclo di vita (testing, assemblaggio, trasporto, uso e fine vita), le performance raggiungibili, le modalità di interazione con l’utente, ecc., rappresentare assemblaggio, trasporto, uso e fine vita), le performance raggiungibili.
L’attività di ricerca in questo ambito mira a trovare nuove tecniche per la costruzione di prototipi virtuali capaci di rappresentare contemporaneamente tutti gli aspetti geometrici, dimensionali e topologici del prodotto così come tutta la conoscenza di processo e che evolvano al progredire dello sviluppo prodotto. Il prototipo virtuale viene costruito in modo da saper facilmente e velocemente gestire le modifiche tecniche a cui il progetto è spesso sottoposto senza perdere quelle informazioni che risultano fondamentali per il successo del prodotto sul mercato.
La ricerca sulle tecniche di prototipazione virtuale si articola nei seguenti filoni a seconda degli aspetti del progetto che devono essere rappresentati e gestiti:

  • Sviluppo di modelli CAD-Based configurabili in grado di interfacciarsi con simulatori numerici (0D,1D,2D,3D) per simulare ed ottimizzare le performance di prodotto. Partendo dall’uso di strumenti commerciali si mira a realizzare degli approcci e/o metodi in grado di comunicare in modo semplice e rapido con i progettisti ma che nello stesso tempo garantiscono un elevato grado di affidabilità di simulazione. L’utilizzo di tali approcci viene implementato durante l’intero ciclo di vita del prodotto, dalla fase di ideazione passando alla sua maturazione, fino ad arrivare al suo fine vita, garantendo un miglioramento continuo come richiesto dagli attuali mercati mondiali;
  • Sviluppo di modelli 2D e 3D in grado di formalizzare il design intent e l'aesthetic knowledge generata nelle prime fasi di creazione del concept di prodotto. Il risultato di tale attività ha condotto a definire degli schemi interpretativi di codifica/decodifica degli schizzi spesso realizzati dai designers per oggettivare il design intent e favorire la comunicazione nei team multidisciplinari coinvolti in fase di ingegnerizzazione ed a sviluppare delle innovative strategie di modellazione delle superfici che riflettono le principali tecniche creative (6, 7);
  • Studio e sviluppo di un approccio web enabling e CAD-based platform per il co-design di prodotto da parte dell’azienda estesa che consenta di formalizzare e condividere la conoscenza distribuita intra e interfiliera e concretizzare il paradigma della virtual extended enterprise (8, 9, 10)

Laboratori

Le attività di ricerca vengono svolte nel laboratorio di Virtual Prototyping

Pubblicazioni
  1. Landi, D., Cicconi, P., Germani, M., 2019. A design methodology for the virtual energy labelling of cooking ovens. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. Doi:10.1007/s12008-019-00533-2
  2. Russo, A.C., Rossi, M., Landi, D., Germani, M., Favi, C., 2018. Virtual Eco-design: How to Use Virtual Prototyping to Develop Energy-labelling Compliant Products. Procedia CIRP Volume 69, Pages 668-673. Doi: 10.1016/j.procir.2017.11.076.
  3. Landi, D., Capitanelli, A., Germani, M., 2018. Ecodesign and Energy Labelling: The Role of Virtual Prototyping. Procedia CIRP, Volume 61, 2017, Pages 87-92. Doi: 10.1016/j.procir.2016.11.144
  4. Cicconi, P., Landi, D., Germani, M., 2017. Thermal analysis and simulation of a Li-ion battery pack for a lightweight commercial EV. Applied Energy Volume 192, Pages 159-177. Doi: 10.1016/j.apenergy.2017.02.008.
  5. Cicconi, P., Landi, D., Germani, M., Russo, A.C., 2017. A support approach for the conceptual design of energy-efficient cooker hoods. Applied Energy, Volume 206, Pages 222-239. Doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.162.
  6. Mengoni, M., Germani, M., 2009, Reverse Engineering and Restyling of Aesthetic Products Based on Sketches Interpretation, Research in Engineering Design, Vol. 20 (2), pp. 79-96, 2009. (Scopus: 2-s2.0-67650757115, WOS:000267542300002, ISSN: 0934-9839. DOI: 10.1007/s00163-008-0054-1). 
  7. Mengoni, M., Germani, M., 2010, A methodology for sketch analysis to support maintaining the design intent in virtual prototyping, Journal of Design Research, Vol. 8(3), pp. 189-213 (Scopus: 2-s2.0-79952895117, DOI: 10.1504/JDR.2010.032606, ISSN 1748-3050).
  8. Mengoni, M., Graziosi, S., Mandolini, M., Peruzzini, M., 2011, A knowledge-based workflow to dynamically manage human interaction in extended enterprise, International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) Vol.5 (1), pp.1-15. (Scopus: 2-s2.0-79551580564, DOI: 10.1007/s12008-010-0103-7, ISSN: 1955-2513).
  9. Germani, M., Mengoni, M., Peruzzini, M., 2011. How to address virtual teamwork in SMEs by an innovative co-design platform, International Journal of Product Lifecycle Management, Vol. 5(1), pp. 54-72. (Scopus: 2-s2.0-78751625811, ISSN 1743-5110, DOI: 10.1504/IJPLM.2011.038102)
  10. Giraldi, L., Ceccacci, S., Mengoni, M., 2018, "QUALITY ASSESSMENT OF BUSINESS 2 BUSINESS RELATIONSHIPS: A QUALITATIVE APPROACH BASED ON THE RELATIONAL CAPABILITY” Journal of Industrial Integration and Management, Vol. 3 (2) (DOI:10.1142/S2424862218500082).
Responsabile scientifico
Gruppo di lavoro