MSC Apex: soluzioni per le smart factories

MSC Apex di MSC Software è una suite di software di simulazione che si sta affacciando in maniera sempre più pervasiva sul mercato. Vediamo i pro e contro di questa piattaforma, le differenze con quelle già esistenti e da chi potrebbe essere più efficacemente utilizzata.

di C. A. Pasquinucci

Le numerose potenzialità di MSC Apex

MSC Apex è una suite software di simulazione e analisi sviluppata da MSC Software, parte della divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon, un’azienda multinazionale specializzata in soluzioni automatizzate, complete ed intelligenti per l’industria manifatturiera che sta ampliando i suoi interessi in tutti gli ambiti ingegneristici.

La suite è progettata per semplificare il processo di analisi e simulazione ingegneristica, offrendo un ambiente di modellazione e simulazione intuitivo e user-friendly. Include strumenti per la modellazione geometrica, la simulazione strutturale, analisi dinamica, l’ottimizzazione di forma, interfacciandosi con le altre tecnologie di Hexagon per la dinamica dei fluidi, la termo-fluidodinamica e altre discipline ingegneristiche.

L’obiettivo principale di MSC Apex è quello di ridurre il divario tra gli ingegneri di simulazione e i progettisti, consentendo loro di lavorare in modo collaborativo e integrato all’interno di un’unica piattaforma. La suite punta a semplificare il processo di modellazione, analisi e ottimizzazione, accelerando così lo sviluppo di prodotti innovativi e migliorando l’efficienza complessiva.

Hexagon mette a disposizione diversi software di simulazione numerica perfettamente integrati fra di loro. Questo permette di poter effettuare facilmente analisi multifisiche come analisi fluido-struttura o analisi aeroacustiche, tutte in un unico ambiente.

Inoltre, è possibile associare questi solutori anche a fogli di calcolo esterni o solutori a parametri concentrarti, in modo da avere simulazioni complete e precise soltanto dei componenti più critici, senza però perdere la loro connessione col resto del progetto.

Collaborazione ed intelligenza artificiale

Il punto forte di questa suite, infatti, è proprio la possibilità di lavorare in un ambiente collaborativo, in quanto permette un collegamento fra i risultati di simulazioni con fisiche diverse, ma anche fra diverse analisi. Il fatto di avere i diversi solutori in una suite ben collegati, permette anche di avere un solo ambiente di postprocessing, con tutti i vantaggi conseguenti, a partire dalla facilità di utilizzo, alla ripida curva di apprendimento e alla omogeneità grafica delle immagini.

Tutto questo, accoppiato alle conoscenze di Hexagon a livello di intelligenza artificiale, costituisce un ottimo pacchetto per studiare meglio le iterazioni fra le diverse fisiche, come, per esempio, le influenze che hanno i carichi fluidodinamici sulle strutture.

Le conoscenze e la capacità innovativa di Hexagon si notano anche nella nuova possibilità del postprocessore di proiettare i risultati anche utilizzando la realtà aumentata. In questo modo, è ancora più efficace la collaborazione fra analisti e progettisti, con quest’ultimi che hanno la possibilità di vedere direttamente sul loro prototipo in scala reale il movimento dei fluidi o gli stress sulle parti in tensione.

Queste caratteristiche rendono Apex e gli altri software associati la soluzione ideale anche per piccole aziende che possono avere accesso alle tecnologie usate anche dalle realtà industriali più importanti: per quanto riguarda l’analisi strutturale il solutore si basa su il più che certificato MSC Nastran, per la dinamica dei sistemi su Adams, per il CFD su Cradle. Inoltre, il fatto poi di essere una suite completa, rende molto efficace lo scambio di informazioni all’interno dell’azienda.

Vediamo adesso più nel dettaglio i vari software presenti nella suite.

Analisi fluidodinamica

Il software per analisi termofluidodinamiche si chiama Cradle CFD. Nato inizialmente per l’industria dell’automotive è stato successivamente ampliato per poter risolvere richieste differenti. Differentemente da altre soluzioni CFD, questo risolutore si occupa direttamente anche della fase di meshatura, il tutto in un unico ambiente. Questo sicuramente permette di ridurre i tempi uomo di pulizia delle geometrie e creazione delle mesh che sono il collo di bottiglia delle tecnologie CFD tradizionali.

Ovviamente, permette il caricamento della geometria in diversi formati neutrali (STEP, STL, etc..), ma anche direttamente file in formato proprietario. Direttamente durante la fase di meshatura, è possibile effettuare una serie di operazioni semplici di pulizia e rimozione di piccoli dettagli, senza dover quindi intervenire sempre col software CAD.

La mesh viene fatta con il metodo del voxel fitting, quindi in maniera veloce e senza dover avere una geometria perfettamente pulita, uno dei compiti che normalmente richiedono più tempo nel settaggio dell’analisi.

Analisi strutturale

Per quanto concerne l’analisi strutturale, come anche in altre suite, è possibile scegliere fra software differenti a seconda del tipo di analisi. Il famoso MSC Nastran è quello utilizzato per le analisi strutturali e quelle modali, mentre per quelle multibody, viene utilizzato il software Adams. Tra le varie proposte, c’è anche il software Marc, più specifico per materiali che hanno comportamento prettamente non lineare, quindi plastiche e gomme. Ovviamente, esiste anche la possibilità di effettuare delle ottimizzazioni topologiche e attraverso altri software presenti nella suite, anche verificare i processi di stampaggio in 3D e additive manufacturing.

Coupling

Uno dei punti di forza di questa suite è la possibilità di effettuare simulazioni multifisiche, ossia analisi che coinvolgono analisi strutturali di diverso tipo e/o analisi fluidodinamiche: i risultati di un’analisi diventano le condizioni al contorno di un’altra e viceversa. Per gestire il passaggio di questi dati viene utilizzato il software MSC CoSim.

Superfici di risposta e ottimizzazione

La parte più interessante e innovativa della suite è sicuramente quella dedicata alla creazione di superfici di risposta e sistemi di ottimizzazione, basati su un uso dell’intelligenza artificiale. Ovviamente, Hexagon ha un grande know-how per tutto quello che riguarda analisi dati e statistica, forte della sua esperienza anche in altri ambiti ingegneristici, in particolare nella metrologia.

Le superfici di risposta sono delle funzioni che utilizzando i dati delle simulazioni predicono il risultato in altre condizioni. A seconda del tipo di dato disponibile, è necessario utilizzare una tipo di superficie specifico. Il know-how di Hexagon in questo ramo permette di utilizzare nel miglior modo possibile i risultati delle analisi vere e proprie e quindi avere dei valori approssimati molto simili a quelli che si sarebbero ottenuti utilizzando una simulazione vera e propria.

Tipicamente, questi strumenti sono molto utili se si alimentano con molte configurazioni differenti o con tanti diversi scenari, cosa che normalmente viene effettuata in aziende di una certa dimensione. La tecnologia Odyssee di Hexagon riesce a superare questo limite, con tencologie di “small data analytics” che permettono di creare modelli surrogati e superfici di risposta affidabili, anche con un numero di dati in input più limitato, che ogni azienda riesce a reperire.

Postprocessing

L’ultima innovazione presente in questa piattaforma è la possibilità di proiettare i risultati delle simulazioni direttamente sui oggetti della simulazione in grandezza reale, utilizzando la realtà aumentata.

I risultati delle simulazioni possono essere caricati direttamente su uno smartphone o su un tablet e attraverso delle applicazioni specifiche, proiettati direttamente sugli oggetti di analisi. Questo ovviamente semplifica molto la comprensione dei risultati da parte dei progettisti o disegnatori.

Conclusioni

Msc Apex è un’ottima suite che comprende solutori diversi, probabilmente una delle più complete presenti sul mercato. La connessione tra i diversi software presenti e altri eventualmente esterni alla suite, permette di comunicare in maniera più agevole rispetto ad altre piattaforme di calcolo, tipicamente focalizzate su una singola disciplina. Lo scopo di questa piattaforma è proprio l’analisi multidisciplinare e multifisica.