Progettazione meccanica è un termine che diamo spesso per scontato, è un concetto molto ampio e allo stesso tempo molto preciso.

La definizione di progettazione meccanica

Partiamo dalla solita Wikipedia e cerchiamo la definizione di progettazione meccanica:

“Il processo di progettazione meccanica o ingegneristica è composto da una serie di passaggi che i progettisti utilizzano per creare prodotti e processi funzionali.
È un processo decisionale (spesso iterativo) in cui le scienze di base, la matematica e le scienze dell’ingegneria, vengono applicate per impiegare le risorse in modo ottimale e per raggiungere un obiettivo dichiarato.
Tra gli elementi fondamentali del processo di progettazione vi sono la definizione di obiettivi e criteri, la sintesi, l’analisi, la costruzione, i test e la valutazione.”

Si parla spesso delle fasi della progettazione, ma forse non si ribadisce abbastanza che la progettazione è un processo decisionale: ogni progettista sa che ad ogni passaggio ci sono molte decisioni da prendere: quale software utilizzare, quali problemi affrontare per primi, quale soluzione adottare, quale materiale utilizzare… Ognuna di queste decisioni influisce sul progetto finale.  

Lo scopo della progettazione è quello di definire come realizzare un sistema in grado di compiere le operazioni richieste secondo quanto indicato dal committente (cliente).
È il processo mediante il quale le risorse o l’energia vengono convertite in utili forme meccaniche, oppure in meccanismi in modo da ottenere un prodotto nella forma desiderata secondo le esigenze del cliente.

Si parla spesso di obiettivo dichiarato o di realizzazione di un’idea, a volte trascurando la figura del committente, il committente è colui che pone i presupposti di un progetto e ne decreta il raggiungimento, il successo o il fallimento. Le esigenze e i desideri del committente devono sempre guidare il progettista nel suo processo decisionale.

Le fasi della progettazione meccanica

La progettazione meccanica definisce la struttura e la modalità di realizzazione di un sistema in modo tale che esso possa assolvere a delle specifiche richieste.

Questo avviene attraverso un iter che, nel caso più generale (ovvero definizione di prodotti innovativi), è composto dalle seguenti fasi:

• indagini di mercato (specifiche del cliente e valutare la concorrenza),
• progettazione concettuale (avamprogetto e definizione dei concept),
• progettazione di massima
• progettazione esecutiva.

La progettazione concettuale è quella fase in cui si definisce il principio di funzionamento ed un primo schema di massima del sistema.
Nella progettazione di massima si procede al dimensionamento ed all’ottimizzazione dell’arrangiamento dei componenti.

La progettazione esecutiva serve per l’indicazione e la risoluzione di tutte le problematiche di assemblamento e funzionalità del sistema.
Infine, nella progettazione esecutiva si risolvono tutti i problemi legati a come produrre il sistema e alla realizzazione di disegni e/o invio file ai fornitori.

Ogni singola fase presuppone la produzione di specifici documenti che attestano il lavoro e lo stato del progetto, i disegni (o tavole) di progetto sono senza dubbio i documenti più importanti.
A seconda della fase avremo: disegni di avamprogetto (schizzi a mano, rappresentazioni concettuali),  disegni costruttivi (tavole di complessivi, di sottogruppi, di componenti) e disegni di fabbricazione (indicazioni tolleranze, rugosità, sovrametalli, per la produzione).

Regole tecniche di corretta progettazione

Il primo passo per definire un approccio appropriato al prodotto da creare consiste nel definire una serie di regole tecniche di corretta progettazione.
Una volta integrate tali raccomandazioni si può procedere all’applicazione di metodi ad hoc finalizzati alla sua ottimizzazione.
In questo senso sono fondamentali le raccomandazioni sulle regole di disegno del componente in base alla tecnica di fabbricazione.
Allo stesso modo i criteri ed i metodi di allocazione delle tolleranze sono nel contempo metodi che influenzano sia la fabbricazione che le prestazioni.
La conoscenza delle interazioni tra proprietà può essere un elemento di sinergia o contrasto a seconda se ottimizzare un aspetto migliora o penalizza l’altro.

Senza dubbio l’uso di componenti standard, l’adozione di progetti modulari e la riduzione delle operazioni di assemblaggio rientrano tra le buone regole progettazione.
Tutto ciò incide, infatti, in modo rilevante sui costi del prodotto.

Facciamo un esempio: la scatola del cambio dell’auto.

La scatola del cambio trasmette il movimento e la potenza del motore alle ruote del veicolo.
Il cambio comprende un gruppo di marce soggette non solo al movimento ma anche al carico del veicolo.
Affinché gli ingranaggi funzionino alle velocità desiderate e sopportino i carichi desiderati è importante che siano progettati nel modo corretto.
Durante la progettazione meccanica vengono eseguiti vari calcoli, tenendo conto delle velocità e dei carichi e, infine, vengono progettati gli ingranaggi di un materiale particolare e dimensioni specifiche che possano sostenere tutti i carichi e che possano essere prodotti al minimo costo, garantendo prestazioni ottimali.

Le variabili da tenere in considerazione sono quindi diverse: velocità, carico da sopportare, costo di produzione e sono tutte correlate tra loro in modo che ogni decisione progettuale influisce in maniera diversa su queste variabili; il compito del progettista, quindi, è trovare la soluzione che ottimizzi il risultato secondo i desideri del committente.

Conclusione

In sostanza la progettazione meccanica (ed in generale ogni progettazione) è il processo che porta dall’idea di partenza (l’esigenza di compiere un dato processo in un dato modo) alla stesura del disegno esecutivo (formalizzazione del sistema per rendere possibile la sua produzione).
Il percorso che collega questi due punti: idea / realizzazione, non è mai un sentiero prestabilito, al contrario è un cammino – a volte tortuoso e difficile a volte rapido e veloce – che viene scelto tra infinite alternative … ma è sempre un viaggio emozionante.

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