Fondamenti di Disegno Tecnico Industriale e CAD dal Politecnico di Torino

Politecnico di Torino

1859 Fondamenti di Disegno Tecnico Industriale e CAD

LEZIONE 01

Il ruolo del disegno tecnico nel ciclo di vita del prodotto

Luca Ulrich

CICLO DI VITA DEL PRODOTTO

Politecnico di Torino 1859 Il ruolo del disegno tecnico nel ciclo di vita del prodotto Fondamenti di Disegno Tecnico Industriale e CAD

Il ciclo di vita del prodotto: Prospettiva commerciale

Introduzione Crescita Maturità Declino

VENDITE

Prospettiva commerciale

TEMPO

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Il ciclo di vita del prodotto: Prospettiva industriale

Pianificazione nuovi prodotti Assistenza/Manutenzione Fase concettuale Rottamazione/Riciclo Sviluppo del prodotto Marketing/Vendita XXII Simulazione e validazione Controllo qualità Sviluppo del processo

Politecnico di Torino 1859 Produzione Il ruolo del disegno tecnico nel ciclo di vita del prodotto Fondamenti di Disegno Tecnico Industriale e CAD

Pianificazione nuovi prodotti

Da dove nasce l'idea?

508 C R&D Analisi di marketing Benchmarking Intuizione

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Fase concettuale

Come si crea valore?

• Elevata qualità del prodotto
• Customer satisfaction
• Minimizzazione dei costi di sviluppo
• Minimizzazione dei tempi di sviluppo
• Time-to-market
• Time-to-customer
• Compatibilità del nuovo prodotto con l'assetto produttivo

L'idea iniziale viene rifinita, analizzata e migliorata per trasformarla alla fine in un progetto preliminare o avanprogetto, molte volte presentata sotto forma di schizzo.

VENDITE

I Riduzione picco

TEMPO

Ritardo

Conseguenze del ritardo di entrata sul mercato (linea rossa rispetto alla linea verde)

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Sviluppo del prodotto

E' il primo passo della traduzione dell'avanprogetto in un prototipo e consiste in:

• Elaborare i primi modelli e schemi tecnici con software CAD
• Definire materiali, componenti e soluzioni tecnologiche
• Valutare alternative di design per migliorare estetica ed ergonomia

E' una fase particolarmente delicata del ciclo di vita del prodotto, poiché minimizzare la necessità di modifiche successive comporta un importante vantaggio economico.

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Drawing development Production Inspection Customer

Costo di modifiche sul prodotto a vari stadi del suo ciclo vita

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Simulazione e validazione

Questa fase viene anche chiamata di ingegnerizzazione. Viene simulato il comportamento:

• Strutturale
• Cinematico
• Termico
• Dinamico

mediante strumenti di Computer Aided Engineering (CAE), tra cui la Finite Element Analysis (FEA).

Quando il processo di sviluppo adottava un approccio sequenziale, il prototipo in fase di simulazione era la prima opportunità per l'area marketing di entrare in contatto con l'area progettazione.

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Sviluppo del processo

Questa fase viene anche chiamata di industrializzazione e rappresenta il ponte di collegamento tra l'area progettuale e l'area produttiva.

I risultati attesi da questa fase sono:

• Prodotto affidabile, con pochi componenti, assemblabile in tempi ristretti e a basso costo
• Componenti standardizzate
• Compatibilità con le lavorazioni e le tecnologie dell'azienda
• Semplificazione dei cicli di lavorazione e delle attrezzature necessarie

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Produzione

O A questo stadio ogni modifica diventa estremamente impattante dal punto di vista economico.

Tipicamente preceduta da una fase di preserie:

• Piccolo lotto del nuovo prodotto
• Test funzionalità
• Ultime richieste di modifiche

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Controllo qualità

Vi sono 3 famiglie di tecniche per il controllo della qualità legata alla fase di produzione:

• Controllo Qualità Preventivo (Prima della Produzione): l'obiettivo è prevenire difetti prima dell'inizio della produzione
• Controllo Qualità in Process (Durante la Produzione): l'obiettivo è intervenire in tempo reale per correggere deviazioni dalla qualità
• Controllo Qualità Finale (Dopo la Produzione): l'obiettivo è garantire che solo prodotti conformi vengano spediti ai clienti

Ad oggi il controllo qualità non avviene più solo in fase di produzione, ma in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto. Questa estensione si è resa necessaria in seguito al cambio di paradigma da sequenziale a concorrente. Il ciclo di vita del prodotto coinvolge contemporaneamente molti soggetti (area progettuale, area produttiva, area marketing, fornitori, clienti, ... ), rendendo imprescindibile una identificazione tempestiva di eventuali criticità.

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Marketing/Vendita

Dopo lo sviluppo e l'industrializzazione, il prodotto deve essere posizionato correttamente sul mercato, promosso e distribuito per generare vendite e fidelizzare i clienti:

• Il marketing ha il compito di creare consapevolezza e generare domanda per il prodotto
• Le vendite trasformano il marketing in risultati concreti

In entrambi i casi le strategie sono fortemente dipendenti dal settore, tipo di prodotto e target di riferimento.

DO SOMETHING GREAT

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Assistenza/Manutenzione

. . 3.5 BARS 0.8 BAR JET FUEL MAMAK MAX. PRESSURE MAX. SUCTION OPS. 11 P.S.I.

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La fase di assistenza e manutenzione è fondamentale per garantire:

• Longevità del prodotto
• Soddisfazione del cliente
• Reputazione del brand

Durante questa fase, vengono fornite soluzioni per risolvere problemi, aggiornare il prodotto e mantenere le sue prestazioni ottimali secondo una di queste metodiche:

• Manutenzione preventiva
• Manutenzione predittiva
• Manutenzione correttiva

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Rottamazione/Riciclo

La fase di rottamazione e riciclo è l'ultima tappa del ciclo di vita del prodotto e ha l'obiettivo di smaltire o recuperare materiali e componenti in modo sostenibile ed efficiente. Questa fase è sempre più rilevante nell'ottica dell'economia circolare, per ridurre l'impatto ambientale e valorizzare le risorse.

A differenza dell'economia lineare (produzione -> utilizzo -> smaltimento), l'economia circolare punta a prolungare la vita dei prodotti e a recuperare materiali e componenti per nuovi cicli produttivi attraverso l'implementazione dei seguenti principi:

• Ridurre (Reduce): Minimizzare l'uso di risorse e l'impatto ambientale
• Riutilizzare (Reuse): Prolungare la vita utile dei prodotti con riparazioni o aggiornamenti.
• Riciclare (Recycle): Recuperare materiali per creare nuovi prodotti.
• Rigenerare (Refurbish/Remanufacture): Rimettere a nuovo prodotti o componenti usati.

Per ottenere questi obiettivi, occorre integrare il concetto di sostenibilità ambientale a partire dalla progettazione (Sustainable Design).

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COMUNICARE LE INFORMAZIONI

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Prototipo fisico e disegno tecnico

Fino agli anni Settanta le modalità di trasmissione delle informazioni, in particolare di tutte le specifiche funzionali e tecnologiche di un prodotto, avveniva mediante la costruzione di un prototipo fisico (o modello fisico del prodotto) e del disegno tecnico.

A A A-A

Prototipo fisico

Vantaggi Svantaggi Completo Costoso Affidabile Lunghi tempi di produzione Comprensibile a tutti Difficile da modificare In grado di fornire aspetti qualitativi Non sempre in grado di fornire aspetti quantitativi

Disegno tecnico

Vantaggi Svantaggi Informazioni strutturate Interpretabile Informazioni codificate (standard) Difficile da comprendere al di fuori della comunità tecnica (il disegno è a tutti gli effetti un linguaggio) Economico Rappresentazione 2D

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Prototipo digitale

Il prototipo digitale è un unico contenitore di dati che permette di accedere graficamente a:

• Geometria 3D di componenti e il loro assieme
• Disegni di parti e assiemi
• Simulazioni termiche, simulazioni cinematiche, ...
• Processi tecnologici (matrici e simulazioni di sagomazione, simulazione di stampaggio, ... )
• Tempi e costi di produzione, materiali necessari, ...

Ha gli stessi vantaggi del prototipo fisico, in più:

• Poco costoso
• Consente di fare modifiche
• Consente di ricavare informazioni quantitative
• Consente di effettuare simulazioni.

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Interpretabilità

Prototipo Informazione non strutturata Disegnare Interpretazione Progettare in 3D Interpretazione Caratteristica basata su sistemi parametrici Interpretazione Prototipo Digitale Informazioni strutturate Completo informazione del modello

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Competenze dell'ingegnere

L'ingegnere progettista deve essere in grado di:

• Abbozzare le sue idee a mano libera e con strumenti CAD
• Analizzare movimenti e la piena funzione
• Calcolare le tensioni in un pezzo progettato
• Specificare materiali e metodi di produzione
• Dimensionare parti
• Supervisionare la preparazione dei disegni
• Definire le specifiche delle guide produttive, assemblaggio, controllo di qualità e mantenimento del prodotto

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