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Gemelli digitali: esempi e vantaggi per l’ingegneria meccanica

Come risultato della recente pandemia, la domanda di collaborazione mobile è aumentata in modo significativo.

Nell’industria e nel settore dell’ingegneria meccanica, dove non è raro lavorare contemporaneamente su un progetto da varie postazioni, gli oggetti 3D fanno spesso parte della fase di progettazione e sviluppo. Tuttavia, il coordinamento con altri coinvolti nel progetto tramite uno schermo 2D standard ha i suoi limiti. Un gemello digitale, ovvero la rappresentazione digitale di un oggetto, svolge un ruolo prezioso nel superare queste sfide. I gemelli digitali possono rappresentare oggetti reali o simulare un progetto ancora in fase di sviluppo. L’aggiunta di realtà virtuale o aumentata offre agli utenti una perfetta combinazione di rappresentazione e riproduzione. L’August-Wilhelm Scheer Institute (AWS) per i prodotti e i processi digitali svolge un’intensa ricerca sui gemelli digitali, sia per gli oggetti reali che per i progetti ancora in fase di sviluppo. L’istituto senza scopo di lucro è stato fondato nel 2014 dal professor August-Wilhelm Scheer. Si trova nel campus della Saarland University e lavora con numerosi partner del settore.

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Esempio di gemello digitale: riunioni in una sala conferenze virtuale

Il progetto di ricerca HoloSim, finanziato dal Ministero federale tedesco dell’istruzione e della ricerca (BMBF), si concentra sull’ottimizzazione della collaborazione virtuale. Un’organizzazione che partecipa, la società di ingegneria M.TEC, si trova ad affrontare una duplice sfida quando si tratta di simulazione del flusso (simulazione CFD; CFD – Fluido computazionale Dynamics). Deve rappresentare il comportamento del flusso simulato dei componenti in fase di sviluppo. Tuttavia, la riproduzione convenzionale in formato 2D non è adatta per la simulazione tridimensionale. Il fatto che il team di sviluppo sia distribuito su più siti è un ulteriore ostacolo. È qui che entra in gioco l’AWS Institute, che collega un gemello digitale sotto forma di ologramma 3D a un ufficio virtuale per fare da esempio: “Rendiamo possibili riunioni in spazi tridimensionali e combiniamo tutto con un gemello digitale. Durante la fase di progettazione, sviluppo e realizzazione di nuovi prodotti, un progetto può essere portato nello spazio tridimensionale per consentire ai team che non si trovano nello stesso posto di analizzare e lavorare su di esso”, spiega Simon Bender, Head of Digital Realities Innovation Lab presso l’AWS Institute.

HoloSim collega la presentazione di un gemello digitale alla collaborazione in una sala conferenze virtuale indipendentemente dalla posizione.

La maggiore efficienza della collaborazione sta aumentando significativamente la velocità di sviluppo dei prototipi. I dati di simulazione non sono interessati da questo processo, ma vengono convertiti e ottimizzati contemporaneamente per la rappresentazione in un ambiente virtuale. La rappresentazione può anche essere personalizzata dall’utente, con la possibilità di aggiungere elementi come lavagne, diapositive o file video. In questo modo, HoloSim collega la presentazione di un gemello digitale alla collaborazione in una sala conferenze virtuale indipendentemente dalla posizione. Una volta che tutto è impostato, non rimane altro che invitare gli altri partecipanti. “Le persone coinvolte hanno poi messo gli occhiali sulla realtà virtuale o aumentata. Ora possono muoversi liberamente in questo spazio e interagire con gli oggetti in esso contenuti”, afferma Bender.

Le sale riunioni virtuali possono essere utilizzate per valutare i gemelli digitali e tenere riunioni indipendentemente dalla posizione dei partecipanti (immagine: AWS Institute).

Efficienza esemplare per l’analisi dei dati sulle condizioni grazie al gemello digitale

Un altro progetto dell’AWS Institute fornisce un perfetto esempio del principio del gemello digitale. In questo caso, l’utente tocca i sensori di un sistema per creare una rappresentazione virtuale. I dati delle condizioni visualizzate dei singoli componenti possono quindi essere sperimentati in prima persona attraverso l’interazione naturale tramite occhiali VR, come sottolinea Bender: “Mi avvicino semplicemente al gemello digitale, cioè alla rappresentazione virtuale del componente. I dati sulle prestazioni dell’oggetto vengono quindi visualizzati automaticamente in un dashboard chiaramente organizzato.” Di conseguenza, le procedure di manutenzione e la risoluzione dei problemi possono essere eseguiti direttamente nello spazio virtuale.

La manutenzione remota con un gemello digitale non è solo un’opzione promettente durante la crisi dovuta al Covid-19, ma anche in considerazione dell’azzeramento dei costi di viaggio e della protezione dell’ambiente.

Il fattore di presenza fisica viene quindi rimosso anche in questo esempio. Questa non è solo un’opzione promettente durante la crisi dovuta al Covid-19, ma anche in considerazione dell’azzeramento dei costi di viaggio e della protezione dell’ambiente. Infatti, i gemelli digitali offrono anche un enorme potenziale nella manutenzione predittiva degli impianti attraverso il KI. La tecnologia è anche uno dei primi esempi di utilizzo dell’intelligenza artificiale nell’ingegneria meccanica.