Metodologie di ottimizzazione topologica all'interno di procedure di progettazione

Le sempre piu' stringenti esigenze di competitivita' sul mercato hanno spinto le aziende a ridurre sensibilmente il ciclo di sviluppo prodotto. Il concomitante avvento dei sistemi CAD/CAE di prototipazione virtuale negli ultimi dieci anni ha drasticamente modificato l'approccio alla progettazione: la possibilita' di testare soluzioni tecniche differenti con costi e tempi prima impensabili ha da una parte ampliato il grado di confidenza con cui il progettista può proporre soluzioni piu' estreme, allo stesso tempo pero', le fasi preliminari del ciclo di sviluppo prodotto sono state radicalmente ridimensionate a vantaggio della sperimentazione ad oltranza di soluzioni generate con un approccio piu' prossimo al trial & error che ad un processo di innovazione sistematica. Al fine di migliorare ed ottimizzare il processo d'innovazione e sviluppo di prodotto e' possibile pensare di introdurre nuove tecnologie o nuovi approcci che si rendono via via disponibili, e di organizzare ambienti integrati di sviluppo prodotto collaborativi e basati sull'interoperabilita' di dati ed applicazioni. In particolare sono state sviluppate metodologie e sistemi a supporto di fasi del processo di sviluppo prodotto come:
a) nella fase di progettazione concettuale, metodologie e strumenti in grado di sistematizzare il processo di innovazione tecnologica attraverso il trasferimento delle soluzioni fra diversi campi della tecnica;
b) metodi di ottimizzazione strutturale che in modo generativo propongono soluzioni ottimali in termini di forma;
c) strumenti basati su conoscenza che supportano l'attivita' del progettista attraverso l'utilizzo della conoscenza e delle regole di progettazione consentendo di ridurre il tempo di sviluppo prodotto senza deteriorarne funzionalita', qualita' e sicurezza.
Tali strumenti, che hanno dimostrato di aumentare l'efficacia delle attivita' di progettazione alle quali sono preposti, sono oggi utilizzati in modo puntuale e non integrato, non consentendo pertanto un loro utilizzo ottimale nel processo. In un'ottica di ingegneria concorrente, tuttavia, nel tentativo di ridurre al minimo i tempi di sviluppo ed aumentare l'efficacia delle attivita', e' opportuno che le varie fasi di concettualizzazione, progettazione ed ottimizzazione di prodotto siano il piu' possibile integrate, visto che il processo di progettazione e sviluppo prodotto e' una iterazione continua tra queste fasi.
Scopo principale del progetto e' quello di studiare e sperimentare la possibilita' di integrare strumenti innovativi come i sistemi PLM (Product Lifecycle Management) ed i sistemi EKM (Engineering Knowledge Management), con sistemi CAI (Computer Aided Innovation) e strumenti di ottimizzazione strutturale nel ciclo di sviluppo prodotto. La motivazione principale della ricerca proposta e' la mancanza di procedure formalizzate e validate che permettano l'introduzione sistematica di tali strumenti nel processo di progettazione ed il loro utilizzo integrato.

Nel contesto del progetto di ricerca l’Unita' di Palermo prevede di definire le metodologie di ottimizzazione di forma e topologica all'interno di cicli di sviluppo prodotto, comprendenti la fase di progettuazione concettuale, a monte, e quella di ingegnerizzazione, a valle.
I due metodi di ottimizzazione sono profondamente differenti: il primo considera la topologia della struttura come un dato di progetto, cioe' il numero e la distribuzione dei contorni e' fissato su base empirica e rimane invariabile durante il processo di ottimizzazione; il secondo, invece, si pone l’obiettivo di trovare la topologia ottimale, partendo, per esempio, da un dominio ammissibile suddiviso in elementi finiti (EF) ed individuando la distribuzione di una massa limite assegnata.
Spesso le due procedure possono integrarsi, per esempio, quando si ritiene inaccettabile la discontinuita' dei contorni ottenuti con l’ottimizzazione topologica per mezzo di procedim