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Automazione e Strumentazione
Aprile 2016
LIFE SCIENCE
applicazioni
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ratorio di R&S da oltre 14 anni. Da allora la simu-
lazione è diventata parte integrante del piano di
lavoro per qualsiasi lancio di prodotto. “Senza la
simulazione io e il mio team non potremmo fare il
nostro lavoro”, afferma Søndergaard.
“Prima di adottare Abaqus i test sui prodotti pro-
cedevano per tentativi. Ora, con la simulazione
possiamo individuare più velocemente eventuali
problemi e migliorare la qualità e la solidità dei
progetti. Abbiamo anche la possibilità di simulare
a monte i carichi di un progetto per raccogliere
tutte le evidenze possibili nella fase iniziale e par-
tire con il piede giusto”.
Caduta virtuale
In uno dei progetti è stata
simulata la caduta di
un apparecchio retroauricolare
su una superfi-
cie dura. Il delicato meccanismo che riproduce i
suoni con altissima qualità (ricevitore) si può dan-
neggiare in caso di caduta, eventualità piuttosto
frequente quando si cambiano le batterie. Come
sottolinea Søndergaard, prevedere gli esiti di tali
incidenti diventa tanto più importante quanto più
piccoli diventano gli apparecchi, lasciando pochi
margini di errore nella progettazione dei compo-
nenti interni.
Il team ha suddiviso il test in due simulazioni. La
prima prevedeva
la modellazione della sospen-
sione di gomma che contiene il ricevitore
, iso-
landolo dalle vibrazioni e prevenendo possibili
effetti di feedback, oltre a fungere da protezione
in caso di caduta. I file ‘step’ degli assiemi dell’ap-
parecchio sono stati importati in Abaqus/Cae.
Sono stati quindi assegnati ai vari componenti gli
attributi dei materiali e i valori di mesh; nel caso
della sospensione in gomma, i parametri di sforzo/
deformazione sono stati utilizzati insieme al
modulo di resistenza di taglio del materiale. È stata
quindi applicata alla sospensione una funzione di
‘calettamento’ utilizzando Abaqus/
Standard, stirando virtualmente la
gomma sul corpo rigido del ricevitore
per valutare il comportamento viscoe-
lastico della gomma stessa una volta
collocata nella posizione richiesta.
Con la seconda simulazione
sono
stati riprodotti gli ultimi due milli-
secondi della caduta libera dell’ap-
parecchio
a terra. Applicando una
condizione di velocità al modello
dell’apparecchio in Abaqus/Explicit,
gli ingegneri sono riusciti a calcolare
la forza g sopportata dal ricevitore
all’impatto; tale forza, oltre un certo
livello, deforma la minuscola arma-
tura, compromettendo la trasmis-
sione. I tecnici avevano stimato in
precedenza una forza d’im-
patto massima consentita
di 14.000 g, ma
Abaqus
ha calcolato velocemente
che il dispositivo era in
grado di sopportare fino a
15.000 g
, ben oltre il limite
del ricevitore.
Poiché non c’è modo di mi-
surare la reale forza g all’in-
terno di un apparecchio così
piccolo,
i risultati della si-
mulazione sono stati ana-
lizzati usando filmati ad
alta velocità dell’impatto
.
Sono state inoltre condotte
diverse prove d’impatto,
colpendo ripetutamente i
due lati del dispositivo con
un pendolo per simulare la
forza di caduta. In tutti i test
il danno fisico corrispondeva ai valori di forza g
simulati con Abaqus, validando quindi i modelli.
Ascoltare i dati
I tecnici di prodotto hanno potuto poi utilizzare
le informazioni raccolte per riprogettare la zona
circostante al ricevitore. “Già con la prima simu-
lazione potevamo vedere
come si muovevano
le parti interne al momento dell’impatto
”,
racconta Søndergaard. “Abaqus ha migliorato la
comprensione dei problemi, fornendo a me e al
mio team nuove idee su come risolverli”. Per limi-
tare ulteriormente i movimenti della sospensione
e del suo prezioso contenuto al momento dell’im-
patto, sono state aggiunte numerose iterazioni di
piccole linguette di gomma, ottenendo alla fine un
prodotto che riduceva la forza a 11.000 g.
Quando si collauda un ricevitore non bisogna
Figura 3 - Pre-deformazione della sospensione di gomma. A sinistra la sospensione deformata,
a destra quella non deformata
Figura 2 - Vista a raggi x dei ricevitori, con
custodia intatta (sopra) e deformata (sotto)