Progettazione e ingegnerizzazione

L'ingegneria progettuale è un processo collaborativo e creativo di risoluzione dei problemi, che trasforma i progetti concettuali in prodotti tangibili. Richiede conoscenze specialistiche ed esperienza per garantire che il prodotto finale soddisfi le aspettative del cliente, sia adatto allo scopo previsto e possa essere realizzato in modo redditizio.

Esempi di ingegneria progettuale includono la costruzione di edifici e infrastrutture civili, la progettazione di attrezzature industriali e la progettazione di prodotti di consumo (inglese), nonché la produzione e la lavorazione dei materiali. I lavori di ingegneria progettuale possono coinvolgere progettisti industriali, ingegneri meccanici, elettrici o elettronici, specialisti della simulazione, progettisti CAD e disegnatori CAD.

Un ingegnere progettista utilizza i principi matematici, la fisica dell'ingegneria, le conoscenze del settore e i software specialistici per affrontare i problemi e sviluppare un'idea dalla fase concettuale ad un progetto dettagliato. Il progetto dettagliato deve soddisfare i requisiti ed essere fornito in modo da produrre profitto. Viene comunicato alle parti interessate, ad esempio i reparti produzione e approvvigionamento, tramite un modello CAD (Computer-Aided Design), disegni tecnici, una distinta componenti e una specifica. Il processo di sviluppo della progettazione ingegneristica è collaborativo e può comprendere più discipline, tra cui la progettazione industriale, l'ingegneria meccanica, elettrica ed elettronica, e include anche il feedback di clienti, fornitori, produzione e gestione del progetto.

L'ingegneria progettuale è fondamentale per le aziende che sviluppano prodotti di successo. Lo sviluppo della progettazione si propone di immaginare e concordare una soluzione di prodotto che vada a vantaggio sia dei clienti sia dell'azienda. È vincolato dal budget, dalla capacità di progettazione e dai tempi di commercializzazione. Il processo di ingegneria progettuale è iterativo e ciclico: le idee vengono sottoposte a diversi cicli di prototipazione, test, valutazione e revisione fino a quando il progetto finale viene considerato ottimale e sufficientemente affidabile per la produzione. Il processo di ingegneria progettuale inizia definendo il problema. Si passa poi ad una sessione di brainstorming per trovare potenziali soluzioni prima di creare prototipi, testarli, raccogliere feedback e valutare se la definizione del problema può essere ulteriormente perfezionata e se rifiutare o accettare le soluzioni proposte o se le soluzioni possono essere migliorate con un altro ciclo di sviluppo.

Le applicazioni software di progettazione e ingegnerizzazione fungono da supporto per lo sviluppo dei prodotti, perché automatizzano le attività e gestiscono i dati. Esempi di software per la progettazione ingegneristica includono gestione dati di prodotto (PDM) (inglese), gestione del ciclo di vita del prodotto, progettazione assistita da computer (CAD) e ingegneria assistita da computer (CAE).

Lo scopo del software CAD è creare un modello 3D virtuale di un design di prodotto o macchina, insieme ai dati associati, come disegni tecnici e distinte componenti. Gli ingegneri progettisti utilizzano un modello CAD come base per l'ingegneria assistita da computer (CAE), che serve per valutare se la soluzione proposta soddisfa lo scopo previsto. Il software di simulazione CAE per la progettazione ingegneristica include l'analisi ad elementi finiti (FEA) e la fluidodinamica computazionale (CFD). Il software CAD viene utilizzato per progettare quasi tutto ciò che ci circonda, ad esempio strade, ponti, edifici, auto e aeroplani, vestiti, prodotti di utilizzo quotidiano, compresa la lavorazione di cibo e acqua e la generazione di energia.

Le aziende che producono beni industriali e di consumo devono fornire soluzioni innovative per soddisfare le richieste dei clienti e immetterle sul mercato prima della concorrenza. La chiave per il successo nello sviluppo del prodotto è da ricercarsi nell'ingegneria progettuale, che garantisce che i prodotti non solo soddisfino le esigenze del cliente, ma generino anche profitti per l'azienda. Le decisioni prese durante lo sviluppo del prodotto possono influire sulla qualità, i componenti, i materiali, i processi di produzione e la facilità d'uso del prodotto per tutto il suo ciclo di vita. I software di progettazione ingegneristica, come la progettazione assistita da computer (CAD) e l'ingegneria assistita da computer (CAE), aiutano le aziende e i professionisti ad automatizzare i processi di progettazione e a gestire le informazioni approfondite sui dati, consentendo a progettisti e ingegneri di prendere decisioni tempestive ed efficaci che aumentano le possibilità di successo del prodotto, favoriscono l'efficienza operativa e migliorano i tempi di commercializzazione.

Il software di progettazione e ingegnerizzazione consente ai team di sviluppo dei prodotti di automatizzare i processi e gestire le informazioni approfondite sui dati, al fine di ridurre i tempi di sviluppo complessivo del progetto, garantendo al contempo la qualità del processo. Le caratteristiche e le funzionalità principali del software CAD per l'ingegneria progettuale includono:

• Modellazione 3D di parti e assiemi per concettualizzare le dimensioni fisiche e le relazioni spaziali del progetto.
• Set di funzionalità specializzate con librerie CAD associate per automatizzare elementi di progettazione meccanica ed elettrica quali alberi e ingranaggi, connessioni bullonate, lamiere, saldature, strutture, tubazioni e cablaggi elettrici.
• Funzionalità per la creazione di disegni tecnici 2D o annotazioni basate su modelli 3D per la comunicazione di informazioni accurate per la produzione, inclusi materiali, finiture, tecniche di produzione, quote e tolleranze.
• Strumenti di presentazione e rendering per creare immagini e animazioni fotorealistiche del progetto con cui comunicare le istruzioni di assemblaggio o per i materiali di vendita e marketing.
• Funzionalità di simulazione per calcolare sollecitazione, vibrazione o flusso dei fluidi o strumenti di progettazione generativa per automatizzare la progettazione dei componenti in base alle condizioni di carico.
• Funzionalità di gestione della distinta componenti (BOM) per creare automaticamente un elenco di componenti da acquistare o produrre e semplificare l'ordine di grandi quantità di materie prime.
• Funzionalità software per automatizzare le attività di produzione a valle, come la nidificazione di componenti su materiali residui (inglese) o la produzione assistita da computer (CAM), inclusa la stampa 3D (produzione additiva) e la lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC) (produzione sottrattiva).
• Funzionalità di gestione dei dati e dei processi CAD per gestire progetti simultanei, tenere traccia delle attività, verificare le informazioni derivanti dalle revisioni dei progetti e gestire gli ordini di modifica tecnica.

Autodesk offre agli innovatori tecnologie di progettazione e fabbricazione per la progettazione e l'ingegnerizzazione dei prodotti, consentendo ai clienti di lavorare in modo fluido oltre i confini del progetto, della disciplina e del settore. Il software Autodesk per la progettazione e l'ingegnerizzazione include la Product Design & Manufacturing Collection, che contiene:

• Autodesk Inventor Strumenti professionali di progettazione e ingegnerizzazione di prodotti per la progettazione meccanica, la simulazione, la visualizzazione e la documentazione 3D.
  • Inventor Nastran Software integrato nel CAD per la simulazione termica, delle sollecitazioni non lineari, delle vibrazioni e della fatica.
  • Inventor Tolerance Analysis Software di analisi della pila di tolleranza per la valutazione dell'impatto prodotto dalle variazioni dimensionali.
  • Inventor Nesting Software di nidificazione True Shape per Inventor che consente di ottimizzare la resa delle materie prime.
  • Inventor CAM Programmazione CAD/CAM integrata da 2,5 a 5 assi per Inventor.
• Vault Software di gestione dei dati dei prodotti per la gestione dei file di progetto.
• AutoCAD Software CAD 2D e 3D con set di strumenti specifici del settore.
• Factory Design Utilities Software per la progettazione di stabilimenti industriali che consente la pianificazione, la progettazione e l'installazione di un layout di produzione efficiente.
• Navisworks Manage Software di revisione dei progetti su larga scala con rilevamento delle interferenze e pianificazione.
• ReCap Pro Software e servizi di acquisizione della realtà e scansione 3D.
• 3Ds Max Software di rendering e animazione 3D per la visualizzazione dei progetti.
• Fusion 360 Software CAD/CAM/CAE basato sul cloud per la progettazione e la produzione di prodotti.
• Fusion 360 Manage with Upchain Software PLM e PDM nel cloud che consente di collegare facilmente dati, persone e processi.
• Design Review Software di visualizzazione CAD che consente di visualizzare, annotare, stampare e rilevare le modifiche in file 2D e 3D. È gratuito e non necessita del software di progettazione originale.

Le applicazioni software per la progettazione e l'ingegnerizzazione supportano lo sviluppo dei prodotti automatizzando le attività e la gestione dei dati. I dati generati nell'ingegneria progettuale svolgono un ruolo cruciale nelle attività successive del ciclo di vita del prodotto, quali approvvigionamento, produzione, messa in funzione e supporto. È importante che i dati creati dalle applicazioni software di progettazione e ingegnerizzazione siano perfettamente integrati con altri sistemi aziendali.

Le applicazioni software di progettazione e ingegnerizzazione, come CAD (Computer-Aided Design) e CAE (Computer-Aided Engineering), si integrano con il software di gestione dei dati di prodotto (PDM) per gestire e controllare l'accesso ai file, garantendo che le persone giuste dispongano dei dati giusti al momento giusto. Il software PDM è compatibile con il software di gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) per gestire i processi di progettazione e ingegnerizzazione, come l'introduzione di nuovi prodotti (NPI), la gestione delle distinte componenti (BOM) e il controllo della qualità. Il software CAD si integra anche con il software CAM (Computer-Aided Manufacturing), che utilizza dati CAD 2D e 3D per creare percorsi utensile a controllo numerico computerizzato (CNC) o modelli di taglio per la stampa 3D. L'integrazione di CAD e CAM con i sistemi di esecuzione della produzione (MES) consente di monitorare, tracciare e controllare in modo efficiente i processi di produzione. Per propagare i dati di progettazione dei prodotti dove sono necessari all'interno dell'azienda, le applicazioni software di progettazione e ingegnerizzazione si integrano con i sistemi aziendali, come le applicazioni software di pianificazione dei requisiti dei materiali (MRP) o di pianificazione delle risorse aziendali (ERP).