Sapere Scienza

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Le imprese hanno sempre più bisogno di innovazione per cercare di riuscire a rimanere competitive sul mercato con i loro prodotti. Questo è ancor più vero per la produzione manifatturiera, in cui i costi legati alle fasi di progettazione e sperimentazione di un nuovo prodotto, al netto della sua effettiva industrializzazione, rappresentano troppo spesso una barriera economica insormontabile per piccole e medie imprese. Insomma, gli alti costi di produzione per i prototipi, associati all'incertezza intrinsecamente legata agli investimenti in ricerca e sviluppo, possono portare molte imprese, specie di piccole dimensioni, a ridurre drasticamente la propensione all'innovazione di prodotto. E questo atteggiamento rischia di rivelarsi fatale per tutta l'economia italiana, basata sulla presenza di un fitto tessuto di piccole e micro-imprese. In questo contesto, la matematica offre risposte molto concrete e funzionali, rendendo possibile una notevole riduzione dei costi per la realizzazione di nuovi prodotti mediante la prototipazione virtuale, una metodologia che impiega tecniche di Modellazione matematica, Simulazione numerica e Ottimizzazione (MSO) per supportare lo sviluppo di nuovi prodotti.

 

Dalle valvole cardiache al... caffè

 

Attraverso la prototipazione virtuale è possibile ridurre, e in alcuni casi evitare del tutto, la realizzazione di prototipi fisici, risparmiando quindi sui costi di progettazione e aumentando il potenziale di innovazione continua di un'impresa. Resa più efficiente dall'utilizzo di tecniche matematiche avanzate, la prototipazione virtuale influisce su diversi aspetti della catena del valore di un'impresa, consentendo di realizzare un'effettiva differenziazione strategica e a costi competitivi. In Italia, da trent'anni, in questo settore si tiene una conferenza internazionale, la CAE Conference, che quest'anno era dedicata specificamente alla progettazione e ingegnerizzazione virtuale dei prototipi assistita dal calcolo numerico. A questa conferenza ha partecipato anche lo Sportello Matematico per l'Industria Italiana del CNR presentando modalità di lavoro e casi di successo realizzati dai suoi partner scientifici nel campo della prototipazione virtuale. Le applicazioni sono molteplici e spaziano dalla produzione di componenti meccaniche più robuste ed efficienti alla realizzazione di attrezzature sportive ergonomiche, dall’utilizzo di modelli in ambito biomedicale – per esempio per realizzare protesi ortopediche o valvole cardiache – all’ottimizzazione dei processi di filtrazione nelle macchine da caffè a cialde. Insomma, è proprio il caso di dirlo: a ciascuno il suo prototipo, basta che sia… virtuale.

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Roberto Natalini e Antonino Sgalambro

Roberto Natalini è un matematico, direttore dell'Istituto per le Applicazioni del Calcolo del Consiglio Nazionale delle Ricerche e responsabile dello Sportello Matematico per l'Industria Italiana (Smii).

Antonino Sgalambro è un matematico dell'Istituto per le Applicazioni del Calcolo "M. Picone" (Iac) del Cnr di Roma. Coordina il team dello Smii, portale di incontro e consulenza tra la comunità matematica e il mondo industriale messo a punto dall'Iac.

copertina   settembre-ottobre 2019

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