Creare il gemello digitale di un materiale

Credit: Fraunhofer IWM

Per garantire il networking digitale dei sistemi di produzione e l’ottimizzazione dei requisiti specifici del materiale, è necessario misurare, analizzare e replicare i cambiamenti nelle proprietà dei materiali in un processo in cui vengono creati dei veri e propri “gemelli digitali” dei materiali stessi. Una ricerca del Fraunhofer ha gettato le basi per questo processo.

Il “Digital Twin” dei materiali

Quando una parte finita esce dalla linea di produzione, solitamente viene subito da chiedersi se il componente possiede le proprietà desiderate. Spesso, anche le più piccole variazioni nell’ambiente di produzione sono sufficienti a modificare le proprietà dei materiali e a compromettere le funzionalità del prodotto finito. Le aziende produttrici evitano questo ispezionando meticolosamente i campioni durante il processo di produzione. Scomporre i campioni nei componenti base e misurarli separatamente è un processo che richiede molto tempo. “Il risultato del processo di test campione si dirama in una serie di test secondari, ciascuno con i propri risultati di misurazione specifici”, spiega Dr. Christoph Schweizer, Responsabile della valutazione dei materiali, business unit Lifetime Concepts presso il Fraunhofer Institute for Mechanics of Materiali IWM a Friburgo. “Mentre gli esperti possono essere in grado di mantenere, nelle loro menti, una visione d’insieme delle complesse interrelazioni, finora non è stato possibile trovare automatismi per svolgere tale processo”.

Un gemello digitale per ogni materiale

Ora, per la prima volta, i ricercatori del Fraunhofer hanno sviluppato una prova del concetto. Sono stati infatti rappresentati digitalmente i cambiamenti nelle proprietà del materiale dopo molti cicli di lavorazione di un provino realizzato con produzione additiva con l’ausilio di una banca dati dei materiali. “Il concetto di archivio dati ci consente di integrare qualsiasi tipo di informazione materiale in una rete digitale, uno strumento davvero prezioso, specialmente nel contesto di Industria 4.0”, afferma Schweizer. “Vogliamo utilizzare la banca dati dei materiali per generare automaticamente un gemello digitale di ciascun materiale che rispecchierà lo stato attuale dell’oggetto fisico in esame.”
Il vantaggio della banca dati dei materiali è che fornisce una panoramica di tutti i parametri rilevanti a colpo d’occhio, mentre in precedenza i dati su diversi parametri dei materiali erano sparsi tra numerosi archivi di dati in molti formati diversi. Ma la vera promessa si trova più avanti. “Negli anni a venire, l’archivio dei dati sui materiali ha il potenziale per diventare il centro di comando della produzione. Ogni volta che la qualità dei componenti non è conforme allo standard previsto, è possibile confrontarla con le informazioni sui componenti precedenti memorizzati nella banca dati dei materiali per determinare se il componente presente può essere effettivamente utilizzato o se deve essere rifiutato “, afferma Schweizer. In futuro, questi risultati potrebbero essere integrati automaticamente nei processi decisionali industriali: ogni volta che la qualità dei componenti scende al di sotto dello standard richiesto, la produzione si ferma automaticamente.

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