Skip to Main Content
Case study

Un'università svizzera usa NX, Teamcenter e Simcenter per guidare gli studenti dagli sketch di base ai progetti brevettati

I prodotti Siemens Digital Industries Software aiutano ETH Zurich a preparare gli studenti alle problematiche di sviluppo dei prodotti di alto livello

Swiss university uses NX, Teamcenter and Simcenter to guide students from basic sketching to patented designs

ETH Zurich

Fondato nel 1855, l'Istituto di tecnologia federale svizzero (Eidgenössische Technische Hochschule: ETH Zurich) è un centro di formazione nazionale rinomato in tutto il mondo, con 530 professori e 20.600 studenti, tra cui 4.100 studenti di dottorato provenienti da oltre 120 paesi. L'ETH Zurich, che ha formato 21 premi Nobel, è tra le università più importanti per le materie tecnologiche e scientifiche.

http://www.ethz.ch/en.html
Sede centrale:
Zurich, Switzerland
Prodotti:
NX, Teamcenter

Condividi

Le soluzioni Siemens Digital Industries Software per tutte le attività, dagli sketch alle simulazioni più sofisticate, sono strettamente integrate con NX.
Professor Dr. Kristina Shea, Engineering Design and Computing
ETH Zurich

Trasmettere una mentalità orientata ai sistemi

"Una buona università non deve solo impartire nozioni, ma deve insegnare alla gente a pensare", afferma Lino Guzzella, preside dell'Istituto di tecnologia federale svizzero (Eidgenössische Technische Hochschule: ETH) di Zurigo, Svizzera. "Noi trasmettiamo competenze e conoscenze fondamentali ai massimi livelli internazionali, proprio per avere la certezza che gli studenti siano preparati ad affrontare le sfide di oggi e domani". 

I 16 dipartimenti dell'università coprono un ampio spettro di discipline scientifiche, mentre i numerosi centri di competenza, iniziative strategiche e reti favoriscono la collaborazione interdisciplinare. Oltre a insegnare competenze metodologiche e nozioni specifiche delle varie discipline, l'ETH Zurich promuove una mentalità interdisciplinare e orientata ai sistemi. Gli studenti imparano a pensare in modo critico e ad agire responsabilmente, lavorando nell'ambito di team internazionali ed esprimendosi in diverse lingue. Proprio per questo, l'ETH Zurich è un ambiente in cui le menti creative danno vita a idee all'avanguardia e sviluppano prodotti innovativi. Grazia all'ampia base di conoscenze e alla mentalità orientata alle soluzioni, i laureati della ETH Zurich sono molto richiesti dalle aziende.

In a bachelor’s degree focus project, a team of five mechanical engineering students and one industrial design student used NX to develop a revolutionary mechanism to link boots and alpine ski bindings to facilitate nearnatural walking for ski touring.

In a bachelor’s degree focus project, a team of five mechanical engineering students and one industrial design student used NX to develop a revolutionary mechanism to link boots and alpine ski bindings to facilitate nearnatural walking for ski touring.

Iniziare da zero

Noi formiamo gli studenti per eccellere e affermarsi nel campo della scienza e dell'industria", dichiara il Dott. Kristina Shea, professore di progettazione e informatica presso l'ETH Zürich. "Il problema principale è costituito dal background dei 500 studenti di primo anno di ingegneria meccanica e di processo." Gli studenti iniziano la formazione dai concetti di base del lavoro di progettazione. 

Durante il primo semestre, gli studenti imparano a disegnare manualmente, prima di passare alla progettazione assistita (CAD, Computer-Aided Design). I partecipanti apprendono i concetti fondamentali del CAD e i metodi necessari per modellare prodotti complessi dal punto di vista tecnico, utilizzando la modellazione parametrica e basata su feature. "Per questi corsi, utilizziamo il software NX di Siemens Digital Industries Software", spiega Martin Schütz, che supervisiona le attività correlate al software PLM presso l'ETH Zurich. Schütz amministra le 1.500 licenze software di NX™ dell'università, alcune delle quali vengono utilizzate anche per simulazione e Computer-Aided Manufacturing (CAM). 

Nel corso CAD del primo semestre gli studenti hanno progettato, realizzato e fatto correre modellini di automobili con propulsione a palloncino. Rispettando le dimensioni specificate per determinati elementi e per l'intera macchina, hanno progettato tutte le parti dell'auto ad eccezione dei palloncini, che sono prodotti commerciali standard. Gli studenti hanno quindi trasferito i progetti realizzati tramite NX alle stampanti 3D per la produzione delle parti. 

"Cerchiamo di insegnare agli studenti a utilizzare il pensiero sistemico, affinché possano realizzare progetti eccellenti", dichiara Shea. "Insegnando loro a combinare la progettazione computazionale con la fabbricazione digitale, cerchiamo di prepararli nel miglior modo possibile ad affrontare le sfide a cui si troveranno di fronte in futuro". 

Dopo l'assemblaggio delle auto, gli studenti le lanciano in corsa per identificare il progetto migliore. La corsa non costituisce solo la prova finale del progetto, ma contribuisce anche a motivare e gratificare gli studenti, oltre che a creare lo spirito di squadra. Ma soprattutto è divertente. Questo consente agli studenti di mettere in pratica il progetto e migliorare le loro conoscenze.

Using NX to perform structural analysis and kinematic simulations enabled ETH students to rapidly test and optimize the design of the TourBo articulated touring boot.

Using NX to perform structural analysis and kinematic simulations enabled ETH students to rapidly test and optimize the design of the TourBo articulated touring boot.

Progetti mirati al settore per i corsi di laurea triennale

Durante il terzo e ultimo anno dei corsi di laurea triennali, gli studenti hanno la possibilità di lavorare a progetti mirati. Gli studenti sviluppano idee e prodotti di design fino a passarli a un'azienda manifatturiera che li fabbrica, li completa e li commercializza. 

Un team formato da cinque ingegneri meccanici e uno studente di progettazione industriale ha sviluppato un meccanismo rivoluzionario per fissare gli scarponi agli attacchi da sci alpino, consentendo di camminare in modo quasi naturale per migliorare l'esperienza di sci alpinismo, uno sport in cui si risale la montagna a piedi e si scende con gli sci. 

Uno degli studenti che partecipavano al progetto aveva notato che gli attacchi da sci alpinismo esistenti consentivano di sollevare il tallone per camminare in salita. Questo movimento non è ergonomico e la riduzione del peso per aumentare il comfort spesso riduce la stabilità e la sicurezza dell'attacco durante la discesa con gli sci. 

Gli studenti hanno adottato un approccio completamente diverso, integrando la funzione di sci alpino (touring) direttamente nello scarpone (da cui il nome TourBo, da Touring Boot). Hanno progettato un meccanismo cinematico dotato di doppia articolazione fra la suola interna ed esterna dello scarpone da sci. Quando questo assieme (in attesa di brevetto) viene sganciato, consente di sollevare sia il tallone che la parte posteriore del piede, permettendo di camminare in modo confortevole e naturale, scaricando la maggior parte della forza sulla parte posteriore. Per la camminata in salita lo scarpone può essere regolato in modo da fornire una spinta in avanti. Durante la discesa con gli sci il meccanismo viene bloccato, per offrire tutta la sicurezza e la stabilità fornite dagli attacchi commerciali standard applicati allo scarpone. "Gli sciatori dovrebbero pagare di più per lo scarpone da sci TourBo", afferma Shea. "In fondo, non sono più costretti a utilizzare due set separati di sci e attacchi, o ad accettare compromessi sul modo di sciare". 

Nel progetto mirato per la laurea triennale, gli studenti hanno utilizzato NX per seguire tutti i passi del progetto, dalla definizione dei requisiti alla progettazione dei dettagli. Hanno importato modelli 3D degli scarponi da sci e degli attacchi disponibili in commercio per creare un Digital Twin dell'intero meccanismo. Per la gestione dei dati di prodotto, e per semplificare la collaborazione basata sul workflow, hanno utilizzato anche il software Teamcenter®, un portfolio esaustivo di soluzioni Siemens Digital Industries Software per la gestione del ciclo di vita dei prodotti (PLM, Product Lifecycle Management). 

Solo dopo aver testato e ottimizzato la funzionalità del progetto, utilizzando NX per eseguire l'analisi strutturale e le simulazioni cinematiche, hanno prodotto tutta la documentazione richiesta dal produttore di scarponi da sci che sponsorizzava il progetto, al fine di costruire il prototipo. 

"I nostri studenti usano la funzionalità di sketching 2D offerta da NX per le simulazioni cinematiche", spiega Schütz. "Questo, oltre all'esecuzione delle attività di simulazione e modellazione con associatività completa tramite NX, ha consentito loro di ottimizzare i progetti in tempi brevissimi". Il primo TourBo è stato quindi accuratamente testato, sia in uno dei laboratori di biomeccanica dell'ETH, sia tramite prove sul campo presso una località sciistica svizzera, che hanno avuto esito positivo.

Fare esperienza in un progetto per il Master

Una solida base tecnologica e una mentalità aperta permettono agli ingegneri meccanici di lavorare a progetti che combinano elettronica, informatica, meccanica, termodinamica e chimica, sviluppando, calcolando e pianificando prodotti, sistemi e processi. Il programma del master in ingegneria meccanica dell'ETH prevede uno stage industriale di 12 settimane, per un progetto semestrale in cui gli studenti possono mettere in pratica le conoscenze teoriche acquisite in un lavoro di ingegneria estremamente complesso, all'interno di un ambiente collegiale aperto, e quindi scrivere la propria tesi. Uno dei progetti più popolari fra gli studenti di livello master dell'ETH è costituito dalla progettazione, dalla costruzione e dalla presentazione di auto da corsa completamente elettriche per le gare ingegneristiche di Formula Student. Gli studenti realizzano innovazioni tecnologiche in campo automobilistico, come lo sviluppo di freni e motori personalizzati. Spostando i motoriduttori all'interno dell'alloggiamento della ruota sono arrivati a 24.000 giri al minuto (RPM, Revolutions Per Minute). 

Presso una succursale dell'ETH, denominata Academic Motorsports Club Zurich (AMZ), gli studenti usano NX per tutto il lavoro di progettazione. Creano un Digital Twin dell'intera auto da corsa e ottimizzano i progetti utilizzando il portfolio Simcenter™ di soluzioni Siemens Digital Industries Software per l'analisi strutturale a elementi finiti (FE), nonché per la simulazione multi-body e dei flussi. Vincono regolarmente le gare di Formula Student in tutta Europa e una delle loro auto ha stabilito il record mondiale di accelerazione. 

La progettazione e l’ingegneria del prodotto non si limitano alla modellazione, a qualsiasi livello. "Le soluzioni Siemens Digital Industries Software per tutte le attività, dagli sketch alle simulazioni più sofisticate, sono strettamente integrate con NX", spiega Shea. "Abbiamo iniziato a utilizzare le soluzioni Siemens Digital Industries Software dopo un'accurata valutazione a metà degli anni '90, e non ce ne siamo mai pentiti.", racconta Schütz. "Non avevamo mai stabilito una collaborazione tanto stretta con un partner industriale. Le nostre interazioni con Siemens Digital Industries Software sono andate da un supporto tecnico perfetto a lezioni per gli ospiti su tipologie di utilizzo specialistiche".

In the first semester CAD course, students designed, built and raced balloon-powered model cars using NX for design work.

In the first semester CAD course, students designed, built and raced balloon-powered model cars using NX for design work.

Abbiamo iniziato a utilizzare le soluzioni Siemens Digital Industries Software dopo un'accurata valutazione a metà degli anni '90, e non ce ne siamo mai pentiti.
Martin Schütz, CAD Operations Manager
ETH Zurich