Affidarsi alla simulazione

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Specializzata nel risolvere qualsiasi esigenza degli operatori del settore del packaging e produttrice italiana di macchinari industriali, Ronchi Mario ha scelto Simcenter Amesim per migliorare le proprie prestazioni

Nel settore del packaging, il successo degli operatori è influenzato sia dalle tendenze della società dei consumi sia dalle diverse esigenze del mercato. Come in ogni settore, per soddisfare le richieste del mercato le aziende devono personalizzare i propri prodotti (in questo caso i contenitori utilizzati), in modo da differenziarli da quelli dei concorrenti. Questa differenziazione genera un’intensa concorrenza, che spinge gli operatori del settore del packaging a innovare continuamente, impegnandosi nella progettazione e nella fornitura di macchine personalizzate di alta qualità. Allo stesso tempo, tuttavia, gli operatori industriali devono confrontarsi con un contesto estremamente competitivo e centrare i propri obiettivi in termini di produttività e di velocità di produzione.

Soluzioni ad hoc per qualsiasi richiesta

Ronchi Mario è specializzata nella ricerca di soluzioni specifiche per risolvere qualsiasi esigenza degli operatori del settore del packaging e nella costruzione di impianti di confezionamento personalizzati e affidabili per l’industria chimica, cosmetica e alimentare. L’azienda è uno dei principali produttori italiani di macchinari industriali, realizza circa 85 macchine all’anno e rifornisce gli operatori del settore packaging all’interno di un mercato globale. Il suo core business è rivolto al riempimento e alla tappatura dei flaconi per prodotti liquidi e ad alta viscosità, come shampoo e detersivi per lavastoviglie. La ricerca e lo sviluppo sono da sempre al centro della sua strategia aziendale e il reparto R&D si focalizza sull’identificazione della migliore soluzione personalizzata per i propri clienti, con l’obiettivo di soddisfare qualsiasi esigenza specifica. Le macchine costruite da Ronchi Mario sono caratterizzate da regimi di produzione (numero di contenitori riempiti al minuto) molto elevati. La velocità di riempimento, per quanto alta, deve anche essere molto precisa in termini di quantità di fluido iniettato nei contenitori. “La nostra sfida principale consiste nel garantire le prestazioni di questo processo di riempimento senza indurre variazioni della pressione del liquido; quando la pressione all’interno della macchina rimane stabile, il riempimento è ottimale” spiega Gabriele Pastrello, ingegnere del reparto R&D di Ronchi Mario.

Da un processo sperimentale a un approccio di tipo quantitativo

“Il circuito di riempimento delle bottiglie opera in sovrapressione. Vale a dire che la pressione del liquido è superiore alla pressione atmosferica” osserva Pastrello. Quindi individuare il modo per mantenere questa pressione il più costante possibile è di fondamentale importanza per l’azienda, al fine di consegnare ai propri clienti le macchine industriali migliori possibili. “In passato abbiamo sempre cercato di risolvere questo e altri problemi mediante un processo di tipo sperimentale, senza alcuna specifica indicazione preliminare. Provavamo a testare una serie di scelte pressoché casuali, fino a trovare quella corretta” sottolinea Pastrello. Questo approccio di tipo trial-and-error non era tuttavia sufficientemente preciso per ottenere dei risultati in modo efficiente, e generava inevitabilmente perdite di tempo e denaro per l’azienda. Inoltre, nel caso in cui un cliente industriale rilevasse dei problemi tecnici, un tecnico aziendale doveva recarsi direttamente presso la sede del cliente per apportare le necessarie modifiche alla macchina. Per affrontare il tema della stabilità della pressione, il reparto R&D ha quindi deciso di simulare l’intero impianto idraulico, che è composto da un serbatoio, da una pompa, da molti metri di tubazioni attraverso le quali viene pompato il fluido, e infine da diverse valvole dosatrici che iniettano il fluido all’interno dei contenitori da riempire. Il team di ricerca e sviluppo ha cercato sul mercato una soluzione che consentisse di calcolare gli specifici valori della pressione e della portata del fluido attraverso le tubazioni atte a mantenere un flusso costante di fluido per alimentare le valvole di riempimento. Dopo un accurato processo di selezione, Ronchi Mario ha scelto il software Simcenter Amesim di Siemens. “Dobbiamo essere in grado di gestire qualsiasi prodotto e, dato che ogni nuova macchina è diversa da tutte le altre che abbiamo già sviluppato, dobbiamo poter simulare accuratamente il comportamento di ogni singola riempitrice” spiega Pastrello. “Se sei interessato ad analizzare i parametri globali del sistema, uno strumento di simulazione monodimensionale (1D), come Simcenter Amesim, rappresenta l’opzione migliore, perché è veloce, affidabile e facile da usare” precisa Pastrello.

Risparmio di tempo e accuratezza della simulazione

La simulazione con Simcenter Amesim permette di validare il layout della macchina rispetto ai requisiti desiderati, evitando adattamenti dell’ultimo minuto alla macchina già costruita che causano costi aggiuntivi e ritardi. “Costruirla nel modo giusto al primo tentativo significa risparmiare molto tempo, addirittura intere settimane” puntualizza Pastrello. Simcenter Amesim, inoltre, non viene utilizzato solo per la progettazione della rete idraulica, bensì anche per determinare la migliore strategia per il controllo della macchina. Per mantenere la pressione il più costante possibile, gli ingegneri di Ronchi Mario modulano infatti la velocità della pompa in modo da produrre l’esatta quantità di flusso richiesta in ogni istante dagli ugelli. Il software consente di testare digitalmente gli effetti prodotti dal controllore PID (proporzionale-integrale-derivativo) sulla pressione di mandata, invece di operare la calibrazione di questi parametri sull’apparecchiatura reale. Ciò consente un notevole risparmio sia di tempo sia di denaro. Il reparto R&D lavora in stretta collaborazione con Bsim, partner di Siemens Digital Industries Software, per adattare i propri processi all’utilizzo di Simcenter Amesim e per prendere confidenza con lo strumento. “Bsim risponde alle mie domande in modo veramente veloce e preciso. Sono molto soddisfatto del loro contributo” afferma Pastrello. Grazie alla simulazione estremamente accurata di Simcenter Amesim, Ronchi Mario ha ridotto in modo quantificabile il numero di prototipi tipicamente prodotti per ogni progetto. La simulazione consente infatti al team di progettazione di prevedere il comportamento di ogni macchina e di determinare la migliore versione del progetto prima della produzione del prototipo. Un altro risultato positivo consiste nel fatto che le macchine Ronchi Mario possono funzionare più velocemente, grazie alla stabilità della pressione ottenuta con l’uso del software. Ciò consente ai clienti dell’azienda di raggiungere i propri obiettivi in termini di produttività, prestazioni, stabilità e velocità della produzione.

Andare oltre, essere innovativi

Per aumentare il proprio vantaggio competitivo, Ronchi Mario si impegna a fornire sempre ai propri clienti le migliori attrezzature possibili. Ciò comporta una costante innovazione sia in termini di processo che di prodotto. Come spiega Pastrello: “Gli strumenti di simulazione possono fare la differenza tra il guadagnare oppure perdere quote di business. Sono consapevole del fatto che non molti dei nostri concorrenti utilizzano strumenti così avanzati. Siamo davvero dei pionieri nell’utilizzo della simulazione per semplificare il processo di progettazione delle macchine e ciò può fare una significativa differenza, dal punto di vista competitivo”. Infine, aggiunge: “Il passo successivo consiste nell’integrare i risultati di Simcenter Amesim con l’uso di uno strumento di fluidodinamica computazionale (CFD) di tipo 3D. I calcoli tridimensionali possono essere utili per l’analisi del flusso e del comportamento all’interno della valvola. Una tale combinazione di strumenti complementari, con Simcenter Amesim che fornisce la valutazione delle condizioni al contorno, e la CFD 3D che fornisce informazioni approfondite sul comportamento, può funzionare in modo eccellente, per fornire la migliore analisi possibile”. Pastrello conclude sottolineando che Simcenter Amesim offre ai produttori di macchinari industriali l’opportunità di costruire apparecchiature performanti partendo da una simulazione di sistema tanto accurata quanto facile da usare, sottolineando in particolare come una macchina personalizzata ed estremamente adattabile rappresenti un significativo valore aggiunto per i clienti.

Siemens Digital Industries Software – www.siemens.com/software

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