Tecnologie e applicazione della simulazione Ansys

La ricerca, lo sviluppo tecnologico e quello industriale sono settori che da sempre vanno di pari passo consentendo alle società di avanzare e progredire.  L'avanzamento delle tecnologie di simulazione ha rivoluzionato numerosi settori industriali, consentendo un approccio più rapido, efficiente e economico nello sviluppo di prodotti innovativi. In questo contesto, Ansys ha giocato un ruolo fondamentale, offrendo soluzioni all'avanguardia per simulazioni di alta precisione in diversi ambiti.

Grazie ai suoi oltre 50 anni di esperienza nel settore, Ansys si è affermata come leader globale nel campo della simulazione numerica. Attraverso la sua suite di software avanzati e alla continua innovazione (ad oggi almeno 2 nuove release all’anno e numerose acquisizioni negli ultimi anni), Ansys ha consentito alle aziende di ottimizzare il processo di progettazione e di migliorare le performance dei loro prodotti, riducendo i tempi e i costi di sviluppo.

Nel corso di questo articolo, esploreremo a fondo le diverse applicazioni di Ansys, offrendo una panoramica completa sulle sue capacità e sulle sue implicazioni nel panorama dell'ingegneria moderna.

Una base solida su cui costruire la propria analisi

Quello che oggi viene offerto da Ansys ai tecnici che utilizzano le sue soluzioni è una piattaforma in grado di sostenere le loro analisi e le loro simulazioni. Questa piattaforma multifisica consente a di gestire numerose applicazioni e di mettere in connessione tra loro risultati e setup anche tra fisiche diverse. Le principali sono da sempre Structures, Fluids ed Electromagnetics, a cui nel tempo si sono sommate applicazioni per l’ottica, il sound, i materiali, e molto altro. 

Ansys structures

Nel mondo dell'ingegneria, l'analisi strutturale riveste un ruolo cruciale nella progettazione e nella valutazione delle prestazioni di una vasta gamma di componenti e strutture, dalle semplici carpenterie agli intricati sistemi aerospaziali. Ansys Mechanical e gli strumenti correlati offrono una suite completa di funzionalità per affrontare sfide di progettazione complesse e garantire risultati affidabili e precisi.

Ansys Mechanical è essenziale per l'analisi strutturale e la progettazione affidabile.

Vantaggi di Ansys Mechanical

Ansys Mechanical è una delle soluzioni più utilizzate per l'analisi strutturale, offrendo una vasta gamma di strumenti e funzionalità per la simulazione di carichi statici e dinamici, la valutazione della resistenza dei materiali, l'ottimizzazione della geometria e molto altro ancora. Questa tecnologia supporta una vasta gamma di applicazioni, dalla meccanica strutturale alla dinamica dei fluidi, consentendo agli utenti di affrontare una varietà di sfide di progettazione all'interno di un'unica piattaforma integrata. 

Attraverso algoritmi avanzati, resi via via più robusti negli anni e alla solida base teorica, Ansys Mechanical offre risultati accurati e affidabili, consentendo agli ingegneri di prendere decisioni informate durante il processo di progettazione. Per essere sempre più efficace, Ansys Mechanical si integra perfettamente con altre soluzioni Ansys, consentendo agli utenti di combinare analisi strutturali con analisi termiche, dinamiche dei fluidi e altro ancora per una valutazione completa delle prestazioni del sistema.

Ansys Mechanical trova applicazione in una vasta gamma di settori industriali, tra cui:

• Nell'industria automobilistica, Ansys Mechanical viene utilizzato per ottimizzare la progettazione di componenti strutturali, migliorare la sicurezza dei veicoli e ridurre il peso per aumentare l'efficienza del carburante.
• Nel settore aerospaziale, Ansys Mechanical supporta la progettazione e la verifica di strutture aerodinamiche complesse, come ali, fusoliere e motori, garantendo la sicurezza e l'affidabilità dei veicoli spaziali e degli aeromobili.
• Nell'ambito delle costruzioni e delle infrastrutture, Ansys Mechanical viene impiegato per valutare la resistenza e la stabilità di edifici, ponti e altre strutture civili, contribuendo a garantire la sicurezza delle infrastrutture e la durabilità nel tempo.

Ansys fluids

Nel panorama dell'ingegneria moderna, l'analisi della dinamica dei fluidi computazionale (CFD) riveste un ruolo fondamentale nella progettazione e nell'ottimizzazione di sistemi che coinvolgono il movimento dei fluidi. Ansys Fluent e Ansys CFX sono da sempre tra le soluzioni leader nel settore della CFD, offrendo potenti strumenti per la simulazione di fenomeni fluidodinamici complessi.

I possibili campi di applicazione, come già menzionato per la parte strutturale sono numerosissimi, ed in alcuni settori ad oggi Ansys è praticamente lo standard di riferimento:

• Le turbomacchine, come turbine e compressori, svolgono un ruolo critico in numerose applicazioni industriali, dall'industria aerospaziale alla produzione di energia. Ansys Fluent è ampiamente utilizzato per simulare il flusso attraverso turbomacchine, consentendo agli ingegneri di ottimizzare il design delle pale, migliorare l'efficienza e ridurre le perdite energetiche.
• Le pompe sono componenti vitali in una vasta gamma di sistemi, tra cui impianti di trattamento delle acque, sistemi di raffreddamento e sistemi di propulsione. Ansys Fluent offre strumenti avanzati per simulare il flusso attraverso pompe e valutare le prestazioni idrauliche, contribuendo a ottimizzare il design e migliorare l'efficienza energetica.
• La simulazione della combustione è un altro campo in cui Ansys Fluent eccelle. Consentendo agli ingegneri di modellare il processo di combustione all'interno di motori a combustione interna, caldaie e altri sistemi, Ansys Fluent aiuta a ottimizzare le prestazioni, ridurre le emissioni nocive e garantire la sicurezza operativa.

Ansys propone soluzioni di punta per ottimizzare sistemi con flussi complessi.

Grazie a modelli avanzati di turbolenza, reazioni chimiche e trasferimento di calore, Ansys consente agli utenti di simulare con precisione una vasta gamma di fenomeni fluidodinamici, consentendo decisioni di progettazione informate e ottimizzate. Sono queste caratteristiche che hanno permesso ad Ansys di imporsi nella modellazione ad analisi di questi sistemi è la capacità di fornire risultati accurati e affidabili anche per problemi complessi.

Ansys electronics

Nel contesto dell'ingegneria elettronica e elettromagnetica, la simulazione è diventata una componente essenziale del processo di progettazione, consentendo agli ingegneri di valutare e ottimizzare le prestazioni dei circuiti e dei dispositivi elettronici, nonché di predire il comportamento dei campi elettromagnetici. 

Ansys offre una vasta gamma di strumenti per l'analisi elettronica, che vanno dalla simulazione dei circuiti integrati alla progettazione di dispositivi microelettronici. Attraverso software come Ansys Electronics Desktop e Ansys HFSS (High-Frequency Structural Simulator), gli ingegneri possono modellare e simulare circuiti stampati, dispositivi semiconduttori, antenne e molto altro ancora, consentendo loro di valutare le prestazioni elettriche e elettromagnetiche dei loro prodotti.

La simulazione è essenziale nell'ingegneria elettromagnetica e elettronica.

Nel tempo però i prodotti sono diventati sempre più articolati e “multidisciplinari”, questa evoluzione ha stimolato lo sviluppo anche di nuove funzionalità dei prodotti Ansys, che ad oggi offre soluzioni anche per la simulazione del firmware e dell'elettronica di potenza, consentendo agli ingegneri di valutare il comportamento dei circuiti digitali e analogici in condizioni reali di funzionamento e di ottimizzare il design per massimizzare l'efficienza e la robustezza.

Negli ultimi anni, la simulazione elettromagnetica ha visto una crescente adozione in settori come l'elettronica di consumo, le telecomunicazioni, l'automotive e l'industria aerospaziale. Grazie alla capacità di modellare e simulare fenomeni elettromagnetici complessi, come l'interferenza elettromagnetica (EMI), la compatibilità elettromagnetica (EMC) e il riscaldamento per induzione, Ansys aiuta gli ingegneri a identificare e risolvere potenziali problemi prima che si verifichino nella fase di produzione.

Approccio multifisico

Le tecnologie Ansys consentono di integrare moduli specifici per affrontare una vasta gamma di fenomeni fisici, come quelli che sono stati citati sino ad ora. Grazie a queste tecnologie, gli ingegneri possono simulare in modo accurato il comportamento di sistemi complessi e predire le prestazioni in una varietà di condizioni operative.

Le tecnologie Ansys integrano moduli per simulare una vasta gamma di fenomeni fisici, migliorando il design dei prodotti.

Non solo, è possibile fare delle opportune considerazioni anche in campi di calibrazione e efficientamento e ottimizzazione. L'ottimizzazione attraverso OptiSlang è un'ulteriore risorsa offerta da Ansys per migliorare il design dei prodotti. Questo strumento consente agli ingegneri di esplorare lo spazio di progettazione e identificare le migliori soluzioni in base a specifici obiettivi di prestazioni, costi o vincoli. L'ottimizzazione attraverso OptiSlang può essere integrata direttamente nella piattaforma Workbench, consentendo una progettazione basata su criteri prestabiliti e una ricerca efficiente delle soluzioni ottimali.

Interpretare le sfide di oggi

In questa nuova realtà in cui tutto è connesso e in cui Ansys simula a 360° il mondo intorno a noi il next step non è più solo capire quanto accuratamente rappresentare il fenomeno che si sta studiando ma anche e soprattutto capire come usare gli strumenti a nostra disposizione per interpretare a tutto tondo le tendenze e le sfide dell’ingegneria contemporanea.

Applicazioni per la green energy

Con l'aumento dell'attenzione verso la sostenibilità ambientale e la necessità di ridurre le emissioni di gas serra, le energie rinnovabili stanno assumendo un ruolo sempre più importante nel panorama energetico globale. In questo contesto, Ansys si è dimostrata un partner chiave per lo sviluppo e l'ottimizzazione di tecnologie per la green energy.

Simulazioni per l'eolico

L'energia eolica rappresenta una delle fonti di energia rinnovabile più promettenti, con turbine sempre più efficienti e innovative che contribuiscono a ridurre la dipendenza dalle fonti fossili. Ansys fornisce soluzioni per la simulazione del flusso attraverso le pale delle turbine eoliche, consentendo agli ingegneri di ottimizzare il design per massimizzare l'efficienza e la produzione energetica.

Simulare il flusso delle turbine eoliche consente agli ingegneri di creare turbine sempre più efficienti.

Ottimizzazione dei pannelli solari

Anche l'energia solare sta vivendo un'espansione significativa, con costi in diminuzione e rendimenti in aumento. Ansys offre strumenti per la simulazione del comportamento termico e ottico dei pannelli solari, consentendo agli ingegneri di progettare sistemi fotovoltaici più efficienti e affidabili, riducendo al contempo i costi di produzione e installazione.

Sviluppo delle tecnologie di stoccaggio energetico

Un altro ambito cruciale per la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio è lo sviluppo di tecnologie di stoccaggio energetico affidabili ed efficienti. Ansys supporta la simulazione di sistemi di stoccaggio energetico, come batterie al litio, sistemi di accumulo termico e sistemi di pompaggio idroelettrico, consentendo agli ingegneri di valutare le prestazioni e ottimizzare il design per massimizzare l'efficienza e la durata.

Progettazione di reti elettriche intelligenti

Infine, Ansys offre soluzioni per la simulazione e l'ottimizzazione di reti elettriche intelligenti, consentendo agli operatori di rete di valutare e ottimizzare l'integrazione di fonti di energia rinnovabile, la gestione della domanda e altre tecnologie avanzate per migliorare l'efficienza e la affidabilità del sistema elettrico.

Applicazioni Ansys per l'elettrificazione

L'elettrificazione è diventata un trend dominante in diversi settori, spingendo l'innovazione verso la riduzione delle emissioni e l'efficienza energetica. Ansys offre soluzioni avanzate per la progettazione e l'ottimizzazione di sistemi elettrici, contribuendo alla trasformazione verso una mobilità elettrica, sistemi energetici più puliti e altre applicazioni elettrificate. 

Mobilità elettrica

Con il crescente interesse per la mobilità sostenibile, l'industria automobilistica sta abbracciando sempre più veicoli elettrici. Ansys fornisce strumenti per la simulazione dei veicoli elettrici, consentendo agli ingegneri di valutare le prestazioni del sistema di propulsione, la gestione dell'energia della batteria, l'efficienza del motore elettrico e molto altro ancora, contribuendo a sviluppare veicoli più efficienti e affidabili.

Elettrificazione dei trasporti pubblici e delle flotte commerciali

Oltre ai veicoli privati, l'elettrificazione sta avendo un impatto significativo anche sui trasporti pubblici e sulle flotte commerciali. Ansys supporta la simulazione di autobus elettrici, camion, treni e altri veicoli pesanti, consentendo agli operatori di valutare l'efficienza energetica, la gamma operativa e altri fattori chiave per l'adozione su larga scala di veicoli elettrici.

Elettrificazione dell'industria

Anche all'interno dell'industria, l'elettrificazione sta guadagnando terreno, con un crescente numero di processi industriali che passano da fonti di energia convenzionali a elettricità. Ansys offre soluzioni per la simulazione di sistemi elettrici industriali, consentendo agli ingegneri di valutare l'efficienza energetica, la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi di automazione e controllo, contribuendo a ridurre i costi operativi e l'impatto ambientale.

Applicazioni Ansys per la digital engineering

La digital engineering è una metodologia che utilizza modelli digitali basati su computer per progettare, simulare e analizzare prodotti e processi. Ansys offre una serie di strumenti avanzati per supportare questa metodologia, consentendo agli ingegneri di ottimizzare il processo di progettazione e accelerare l'innovazione.

Per fare questo Ansys punta tutto sulla sua capacità di supportare simulazioni multifisiche, che integrano più aspetti di un sistema o processo in un'unica analisi. Questo approccio consente agli ingegneri di valutare l'interazione tra diversi fenomeni fisici, come la fluidodinamica, la termica, la meccanica strutturale e l'elettromagnetismo, fornendo una visione completa delle prestazioni del sistema.

Con Ansys, gli ingegneri possono simulare le prestazioni dei loro prodotti in una vasta gamma di condizioni operative, comprese quelle estreme. Questo è particolarmente importante in settori come l'aerospaziale, l'automotive e l'energia, dove i prodotti devono resistere a temperature, pressioni, velocità e altre variabili estreme senza compromettere le prestazioni o la sicurezza.

Ansys supporta anche la creazione di Digital Twin, modelli digitali in tempo reale di prodotti o sistemi fisici. Questi modelli possono essere utilizzati per monitorare le prestazioni del prodotto, prevedere guasti e ottimizzare la manutenzione, consentendo agli operatori di prendere decisioni più informate e proattive.

Ansys, intelligenza artificiale e machine learning

L’ultima frontiera che Ansys ha deciso di infrangere è quella dell’Intelligenza artificiale. L'intelligenza artificiale (AI) e il machine learning (ML) stanno rivoluzionando il modo in cui vengono sviluppati e utilizzati i software di simulazione ingegneristica. Ansys ha integrato funzionalità AI e ML nelle sue soluzioni, consentendo agli ingegneri di ottenere risultati più accurati, velocizzare il processo di progettazione e scoprire nuove opportunità di ottimizzazione.

L'AI e il ML sono utilizzati per automatizzare parte del processo di simulazione, riducendo il tempo necessario per eseguire analisi complesse e iterazioni di progettazione. Ad esempio, gli algoritmi di machine learning possono essere addestrati per selezionare automaticamente le migliori configurazioni di mesh, impostazioni di simulazione e condizioni di confine, consentendo agli ingegneri di concentrarsi su attività più ad alto valore aggiunto.

Ansys sfida l'intelligenza artificiale, rivoluzionando la simulazione ingegneristica.

Queste tecnologie possono inoltre ottimizzare i parametri di progettazione in modo più efficiente ed efficace. Gli algoritmi di ottimizzazione basati su machine learning possono esplorare rapidamente lo spazio dei parametri e identificare le configurazioni ottimali in base agli obiettivi di progettazione specificati, consentendo agli ingegneri di raggiungere risultati migliori in meno tempo.

Infine, contribuiscono ad aumentare la precisione delle simulazioni basate su dati, ad esempio attraverso la generazione di modelli di materiali complessi o la predizione del comportamento del sistema in condizioni operative non testate. Ciò consente agli ingegneri di eseguire simulazioni più realistiche e affidabili, anche in assenza di dati sperimentali dettagliati.

Concluderemo infine esaminando le future direzioni e le sfide nell'integrazione dell'intelligenza artificiale e del machine learning nelle simulazioni ingegneristiche, inclusi temi come l'interpretabilità dei modelli, l'etica nell'uso dell'AI e l'adattamento alle nuove tecnologie emergenti.

Ansys: uno sguardo sulla simulazione oltre ogni barriera

In questo ampio articolo, abbiamo esplorato l'ecosistema completo di simulazione offerto da Ansys, da un'analisi dettagliata delle sue varie applicazioni a una visione più ampia delle tendenze future e delle sfide nell'ambito dell'ingegneria virtuale. Ansys si è dimostrata un pilastro fondamentale nell'evoluzione delle tecnologie di simulazione, offrendo soluzioni avanzate che spaziano dall'analisi strutturale alla dinamica dei fluidi, dall'elettronica all'intelligenza artificiale e al machine learning.

Attraverso la sua suite di software innovativi, Ansys ha abilitato gli ingegneri di tutto il mondo a spingersi oltre i limiti della progettazione tradizionale, consentendo loro di simulare, ottimizzare e innovare in modi prima impensabili. Dalle applicazioni nell'industria automobilistica e aerospaziale alla green energy, dall'elettrificazione alla digital engineering, Ansys continua a guidare il cambiamento e l'innovazione in numerosi settori, contribuendo a plasmare un futuro più sostenibile, efficiente e intelligente.

Tuttavia, mentre celebriamo i successi e le promesse della simulazione ingegneristica, è importante riconoscere anche le sfide e le opportunità che ci attendono. L'integrazione sempre più stretta di tecnologie come l'intelligenza artificiale e il machine learning apre nuovi orizzonti, ma solleva anche questioni importanti riguardo all'etica, alla sicurezza dei dati e alla trasparenza dei modelli. Inoltre, la continua evoluzione delle tecnologie richiederà un impegno costante nell'aggiornamento delle competenze e nell'adattamento ai cambiamenti del mercato.

In definitiva, Ansys rappresenta più di un fornitore di software; è un partner affidabile e un catalizzatore per l'innovazione, offrendo agli ingegneri gli strumenti e le risorse necessarie per affrontare sfide complesse e trasformare le loro visioni in realtà. Con una visione a 360 gradi sulla simulazione, Ansys ci invita a guardare oltre ogni barriera e ad abbracciare un futuro di possibilità illimitate nell'ingegneria virtuale. Se nel vostro lavoro quotidiano dovete affrontare sfide di ingegneria o di simulazione, contattateci per scoprire come possiamo aiutare la vostra azienda.

Author: Mariarita De Rinaldis