Riassunto analitico
Al giorno d’oggi l’ingegnerizzazione dei prodotti (nuovi o già esistenti) è fortemente supportata da software che aiutano i progettisti in tutte le fasi del progetto.
Uno degli strumenti più recenti per questo tipo di approccio è quello della simulazione multibody, un metodo di simulazione numerica per un sistema composto da più corpi, i quali possono essere rigidi o flessibili. Connettendo i vari corpi oggetto di simulazione attraverso diverse tipologie di vincoli, è possibile condurre analisi dinamiche utili all’ottimizzazione o alla verifica del prodotto intero e/o dei suoi singoli componenti.
Attraverso l’utilizzo di questo tipo di strumento simulativo è possibile integrare o direttamente sostituire campagne di test per lo sviluppo del prodotto. È quindi possibile identificare eventuali problemi in fase simulativa, costruendo prototipi sempre più vicini a come dovrà essere il prodotto finale, così da poterne abbassare il time-to-market, quindi ridurre i costi di progettazione.
Nel presente lavoro di tesi ci si è avvalsi della simulazione multibody tramite il software RecurDyn per la simulazione del funzionamento di un prodotto innovativo sviluppato tramite la collaborazione tra lo XiLab (http://www.xilab.unimore.it/site/home/facilities/viplab.html) dell’Università di Modena e Reggio Emilia ed un'azienda di Zola Predosa.
Il prodotto in oggetto è una legatrice portatile per la legatura di rami di vite, piante orticole o rampicanti, composta da una “pistola”, il sottosistema in mano all’operatore per l’operazione di legatura, e lo zaino, in cui sono presenti le batterie ed il rocchetto del filo di legatura.
L’innovatività del progetto sta nel sistema di legatura che utilizza un filo di polimero ecosostenibile e biodegradabile, legato attraverso una saldatura ad ultrasuoni. I prodotti che sono già sul mercato invece utilizzano un metodo basato sull’attorcigliamento del filo di legatura, sempre composto da un’anima in filo di ferro, la quale ha ovvi problemi di inquinamento del suolo una volta caduta a terra.
Il filo, il sistema ed il processo di saldatura sono stati sviluppati da enti esterni, mentre la progettazione della legatrice è stata svolta dallo XiLab. Per le simulazioni dinamiche è stato quindi utilizzato il progetto finale sotto forma di CAD 3D.
La scelta dei gruppi motoriduttori è stata fatta in una fase precedente del progetto, quindi le tempistiche calcolate a valle della progettazione della pistola sono state calcolate considerando il sistema come statico.
Attraverso l’approccio dinamico è possibile verificare la bontà delle scelte progettuali pregresse mettendo in gioco fattori come le inerzie dei corpi in moto relativo oppure i contatti tra i corpi stessi. In questo modo infatti è possibile andare a simulare tutte le fasi del processo di lavoro che il sistema andrà a compiere, rendendo evidenti eventuali criticità che un approccio statico non può evidenziare.
Nello specifico le simulazioni sono state atte a verificare il funzionamento e l’efficacia dei gruppi motoriduttori di movimentazione del filo all’interno della legatrice e della parte mobile di quest’ultima, la quale si apre e si chiude per consentire l’entrata dell’oggetto da legare.
È stato poi discretizzato il filo agli elementi finiti con le specifiche del materiale di cui è composto, in modo da poter osservare il suo passaggio all’interno del sistema in tutte le fasi di lavoro.
Sono state infine calcolate e verificate le tempistiche relative a tutti i cicli di lavoro della legatrice.
A valle di questa campagna di simulazioni, ne è stata condotta un’altra relativa al gruppo motoriduttore presente all’interno dello zaino, al fine di verificare quale fosse quello più adatto a movimentare il filo avvolto sul rocchetto.
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