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Eco-design e simulazione, innovazione con SOLIDWORKS – L’intervista a Roberto Milioli

L’eco-progettazione a norma di legge è ora possibile grazie alla famiglia di applicativi SOLIDWORKS e al ruolo strategico del software di simulazione SOLIDWORKS Simulation.

È del 2018 la Direttiva 851 emanata dalla Comunità Europea che con una serie di misure orientate al raggiungimento di obiettivi a lungo termine legati alla gestione e allo smaltimento dei rifiuti segna il passaggio da un modello di economia lineare ad uno circolare introducendo il concetto di responsabilità da parte del produttore rispetto all’intero ciclo di vita dei prodotti, dall’ideazione fino al fine vita e alla sua dismissione e riciclo. In questo contesto acquisiscono un’importanza strategica i software, per una gestione sostenibile dei processi e dei prodotti. SOLIDWORKS Simulation, insieme ad altri applicativi della famiglia SOLIDWORKS, distribuiti in Italia dal Gruppo SolidWorld, supporta le aziende nel processo di transizione ecologica e si pone come soluzione strategica permettendo di eseguire una valutazione completa dell’LCA (Life Cycle Assessment) a livello di screening fin dalle prime fasi del ciclo di progettazione.

Etica della progettazione sostenibile

Già da tempo si parla di progettazione sostenibile, da quando il mondo intero si è accorto degli effetti graduali ma devastanti dell’inquinamento sull’intero ecosistema. Le misure normative non si sono fatte attendere per portare la popolazione e soprattutto le realtà industriali a ridurre l’impatto ambientale dei loro prodotti e processi. Se a livello Europeo queste normative hanno già attecchito e stanno dando i primi risultati, in Italia c’è ancora tanto lavoro da fare per favorire un cambio di mindset nelle piccole e medie realtà che compongono il nostro tessuto industriale: ne è convinto Roberto Milioli, Technical Manager del Gruppo SolidWorld, che abbiamo intervistato per parlarci proprio di etica della progettazione sostenibile.

L’ecodesign, noto anche come progettazione sostenibile o design ecologico, è un approccio che mira a creare o ripensare prodotti, servizi e processi produttivi in un’ottica circolare, prefiggendosi di ridurre al minimo l’impatto ambientale di un oggetto durante tutto il suo ciclo di vita. Realizzare prodotti con un design sostenibile significa ridurre ogni possibile fonte di inquinamento durante il loro ciclo di vita, introducendo criteri di sostenibilità nelle fasi di ideazione, progettazione, produzione, utilizzo e riciclo. Questo approccio consente di inquadrare la creazione e l’esistenza di un prodotto in una logica che tiene insieme passato, presente e futuro, coniugando praticità e durabilità. Di conseguenza, l’ecodesign è fondamentale per la transizione verso un paradigma di economia circolare, richiedendo alle aziende di ripensare il proprio modello di business.

Economia lineare vs economia circolare

L’economia circolare prevede che tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto rispettino i criteri di sostenibilità e riciclabilità. “Da quando è stata emanata la Direttiva 851 (UE) del 2018 che introduce la responsabilità estesa del produttore (EPR), da un punto di vista finanziario e organizzativo, della gestione del fine vita dei manufatti da loro stessi prodotti, le aziende hanno avvertito la necessità di cambiare il loro modello di business spingendosi verso una circolarità dei processi, progettando prodotti più riciclabili e seguendo processi di fabbricazione più sostenibili.” Prosegue Roberto Milioli.

Tradizionalmente, lo sviluppo dei prodotti ha seguito un modello di economia lineare per cui le risorse vengono estratte, utilizzate per produrre beni e servizi, e poi smaltite come rifiuti. Questo modello non considera l’impatto delle attività economiche sull’ambiente, generando uno spreco significativo di risorse e producendo notevoli quantità di rifiuti e inquinamento. L’economia circolare, invece, mira a ridurre lo spreco di risorse e a creare un sistema più sostenibile ed efficiente. L’obiettivo principale è minimizzare l’utilizzo di risorse e materie prime, ottimizzare l’uso delle risorse esistenti e promuovere il riutilizzo, il riciclaggio e il recupero dei materiali.

Per risultare conformi, le aziende devono dimostrare gli sforzi compiuti verso un modello di economia circolare che includa programmi di riutilizzo, riacquisto e riciclaggio dei prodotti. Tutto ciò fa sì che anche il concetto di progettazione debba essere progressivamente rivisto in un’ottica di smaltimento del prodotto, e allo stesso tempo, che il ruolo del progettista in azienda assuma una centralità mai raggiunta prima.

Progettare per il fine vita e la sostenibilità: il ruolo chiave dei software

Progettare in ottica di circolarità non è banale: significa conoscere i materiali e saperli scegliere sulla base dell’impatto che hanno sull’ambiente in termini d’inquinamento e significa, soprattutto, progettare il prodotto facendo sì che una volta giunto al fine vita le sue parti possano essere facilmente disassemblate e i materiali di cui è composto possano separarsi ed essere riciclati e rilavorati per un nuovo utilizzo.
Nel design sostenibile, i materiali selezionati devono: essere biodegradabili e non tossici, essere facilmente riciclabili e riutilizzabili, garantire longevità e assicurare uno spreco minimo nella loro lavorazione. L’uso di materiali con queste caratteristiche consente la minimizzazione di rifiuti, emissioni e inquinamento nel ciclo di vita degli oggetti.” – ci ricorda Roberto Milioli.

Le competenze del progettista risultano fondamentali e il suo ruolo diventa centrale in azienda: è da lui, infatti, che parte il processo virtuoso di creazione dei beni. Il progettista in tutto ciò non è solo. Ha oggi a disposizione strumenti software potenti ed efficaci che lo guidano passo dopo passo nel processo di sviluppo prodotto attraverso un monitoraggio costante e preciso di tutti i parametri.

La progettazione sostenibile predilige come strumento di analisi il Life Cycle Assessment (LCA), che consente di determinare quantitativamente le conseguenze in termini di sprechi e inquinamento delle varie fasi di esistenza di un prodotto, rivedendolo in chiave di sostenibilità.Prosegue MilioliStrumenti come SOLIDWORKS e SOLIDWORKS Simulation consentono di eseguire una valutazione dell’LCA a livello di screening fin dalle prime fasi del ciclo di progettazione. In questo scenario, il progettista può individuare rapidamente materiali più sostenibili, ottimizzare la resistenza e la durabilità dei prodotti attraverso la fase di simulazione di ottimizzazione topologica sul modello matematico, riducendo così l’impatto ambientale e i costi legati alla produzione di prototipi.

Anche le tecniche di ottimizzazione topologica, ottenute grazie all’impiego del software, vengono in aiuto al progettista nella fase di eco-design. Grazie ad esse il designer identifica le corrette geometrie che consentono di ottenere lo stesso grado di resistenza del prodotto riducendo l’uso del materiale. Tutto ciò si traduce in un minore uso di materiale, costi inferiori e un calo notevole di inquinamento.

Lo studio topologicospiega Milioliè un sistema di ottimizzazione che serve a sviluppare componenti dal peso ridotto, che allo stesso tempo siano in grado di supportare gli stress previsti. Grazie all’ottimizzazione topologica, possono nascere forme che inizialmente non erano state pensate, in modo tale che il progettista abbia un aiuto nel capire dove è opportuno alleggerire il componente.

La simulazione come strumento di sostenibilità

Normalmente si considera la simulazione come strumento per ottimizzare il prototipo di un nuovo prodotto dal punto di vista prestazionale ed economico, ma se si ragiona in termini più ampi e sul lungo termine ci accorgiamo che i benefici dell’ottimizzazione sul prototipo sono in grado di aumentare il grado di sostenibilità di tutto il processo produttivo con un evidente vantaggio per il produttore.

Immaginiamo di utilizzare uno studio termico oppure uno studio fluidodinamico utilizzando SOLIDWORKS Flow Simulation per ottimizzare un nuovo prodotto,prosegue Miliolise da questa ottimizzazione riusciamo a migliorare il rendimento termico del prodotto, tutti questi benefici si riverseranno sul prodotto finale, moltiplicandosi per il numero di pezzi venduti, amplificando quindi il beneficio energetico in maniera esponenziale. Non dimentichiamo poi che, se siamo in grado di presentare al mercato un prodotto maggiormente prestante avremo un vantaggio di competitività rispetto alla concorrenza, con la possibilità di moltiplicare il numero di prodotti venduti sul mercato.

I vantaggi dell’utilizzo degli strumenti di simulazione nella progettazione non si fermano qui, dobbiamo considerare anche il ciclo di vita del prodotto.

Se, ad esempio, attraverso le funzionalità di SOLIDWORKS Simulation, realizziamo uno studio di fatica e riscontriamo che le modifiche apportate permettono di assicurare un allungamento della vita del prodotto si verifica un ulteriore beneficio ambientale. Infatti, i costi di produzione ed i costi di smaltimento del prodotto verranno distribuiti su un intervallo temporale maggiore, diminuendo l’impatto ambientale annuo del mio progetto. Lo stesso beneficio viene altresì ottenuto se riusciamo a contenere il peso del prodotto o se tramite la simulazione riusciamo ad assicurare le prestazioni previste dal progetto utilizzando materiali più economici e di minore impatto ambientale.

Pertanto, la simulazione è in grado di generare molteplici benefici ambientali per la comunità e nello stesso tempo migliora enormemente il grado di sostenibilità del produttore, qualificandolo sia in termini di competitività che di ecosostenibilità nel mercato globale.

Non solo simulazione al servizio dell’eco-design: il ruolo di SOLIDWORKS PDM, SOLIDWORKS Visualize e SOLIDWORKS Composer

SOLIDWORKS offre altri applicativi, oltre a Simulation, che concorrono al raggiungimento di una sostenibilità di processo e di prodotto da parte delle aziende. Parliamo prima di tutto di SOLIDWORKS PDM Professional, un sistema per la digitalizzazione completa dei dati, fondamentale per migliorare la circolazione delle informazioni. La digitalizzazione dei documenti permette di ridurre l’uso di carta e inchiostro, migliorando l’efficienza e riducendo i costi. Tutto ciò che può essere digitalizzato presenta vantaggi ambientali, poiché si eliminano i passaggi legati alla produzione e diffusione di supporti fisici. Anche SOLIDWORKS Visualize e SOLIDWORKS Composer sono applicativi utili per andare in una direzione “green”. Grazie a SOLIDWORKS Visualize si producono immagini digitali di quello che sarà l’oggetto finito su cui sarà possibile fare continue modifiche senza dover produrre nuovi prototipi, con un notevole risparmio di materiale, risorse, tempo e costi. Con l’introduzione di SOLIDWORKS Composer invece si digitalizza tutta la parte di manualistica ottenendo anche in questo caso un enorme vantaggio in termini di impatto ambientale. SOLIDWORKS Composer è, difatti, uno strumento 3D che consente di riutilizzare i dati tecnici 3D per creare contenuti grafici in grado di spiegare processi e procedure all’interno delle comunicazioni tecniche. Questi contenuti includono istruzioni di assemblaggio per la produzione, manuali dei prodotti, istruzioni di installazione, manuali di assistenza, manuali per la formazione, brochure di marketing e offerte per le vendite.

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