La simulazione aguzza, e aiuta, l’ingenio. Così si potrebbe sintetizzare il contributo degli strumenti di simulazione multifisica nelle attività di Polibrixia, PMI innovativa che che nasce nel 2005 come startup universitaria su iniziativa di un gruppo di giovani impegnati in un percorso di dottorato di ricerca all’Università degli Studi di Brescia.

L’azienda si occupa di progettazione migliorativa e disruptive per una varietà di aziende, con progetti di ricerca aziendale applicata nel comparto del packaging per food & beverage, per diverse realtà che servono il settore automotive e infine con progetti nel biomedicale. Quest’ultimo è in particolare un settore che nel futuro di Polibrixia crescerà di importanza, con la recente creazione della divisione Polibrixia Medical Devices, strutturata con nuove competenze a coprire tutto il campo della progettazione medicale, dal software fino al prodotto finito. Tra i 15 brevetti depositati negli ultimi 10 anni di attività, alcuni sono relativi alla riabilitazione ortopedica e neurologica.

La società dal 2016 è anche Consulente Certificato Comsol, e la simulazione multifisica è un asset centrale nel lavoro di PoliBrixia, come racconta Maurizio Mor, ingegnere meccanico e project manager, tra i fondatori di Polibrixia.

 “I clienti vengono da noi cercando un tipo di progettazione che sia migliorativa e magari disruptive – dice Mor -. Insieme li aiutiamo a sviluppare una prima struttura del concept, dando delle prime specifiche, portandoli poi tramite l’analisi di fattibilità e il ricorso alla simulazione fino al progetto finito. L’obiettivo è sempre realizzare qualcosa di migliore, che sia ad esempio più veloce o che sia più efficiente sotto il profilo energetico, ma sempre comunque qualcosa che non esisteva prima sul mercato”. Le forti sinergie all’insegna della conoscenza sono quindi essenziali in Polibrixia in quanto, allorché ci si mette al lavoro su un nuovo progetto, non è mai dato sapere in quali ambiti di studio questo condurrà. Le competenze meccatroniche presenti in Polibrixia, in ingegneria meccanica, elettronica e informatica, vengono così integrate da una rete di conoscenza allargata portata dalla stretta e fidata collaborazione con consulenti esterni, Università ed Enti di ricerca, come Smilab e i laboratori di metallurgia e dei polimeri dell’Università degli Studi di Brescia per la corretta caratterizzazione dei materiali, impiegata poi nel processo di simulazione.

“Non siamo tuttologi e crediamo che ognuno debba concentrarsi su ciò che più gli compete – continua Mor -. In questo ci è di supporto anche la flessibilità della simulazione multifisica con Comsol Multiphysics, che consente di attivare o disattivare moduli aggiuntivi quando i progetti su cui lavoriamo lo richiedono. La tecnologia di simulazione permette di prevedere ‘Cosa succede se’, esplorando in modo virtuale un ampio ventaglio di possibilità progettuali che spesso aprono nuovi scenari cui il cliente non aveva pensato. La velocità dello strumento è quindi non solo preziosa per accorciare i tempi di sviluppo, senza passare da prototipi fisici, ma dà anche modo alle aziende di decidere di indagare nuovi percorsi, che spesso portano a risultati che oltrepassano le loro stesse più rosee aspettative“.

Diversi sono quindi gli esempi a tale riguardo. L’ottimizzazione delle macchine per stirosoffiaggio di bottiglie in PET fatta con Comsol Multiphysics per SMIGroup ha portato non solo a un taglio del 50% nel consumo energetico e a una riduzione del 20% nell’ingombro delle macchine, ma anche al deposito di due brevetti da parte del committente. “E’ stato un progetto molto interessante – racconta il project manager -, sia perché il cliente era inizialmente molto scettico, convinto che i costi della simulazione fossero troppo alti, sia per la complessità della simulazione termica combinata con la CFD, che copriva tutti e tre gli ambiti della convezione, conduzione e irraggiamento”.

Velocità e accuratezza della progettazione grazie alla tecnologia di simulazione multifisica hanno quindi mostrato drammaticamente la loro rilevanza lo scorso aprile, quando alla vigilia di Pasqua, in pieno climax della pandemia, Polibrixia è stata contattata da alcuni medici di Brescia per sviluppare in emergenza una maschera respiratoria ad hoc per pazienti Covid ventilati in CPAP e NIV. La simulazione strutturale in Comsol Multiphysics della base polimerica del dispositivo, combinata con la CFD per l’ottimizzazione del flusso aria-ossigeno e successivamente con il particle tracing per implementare anche la somministrazione concomitante di farmaci, ha consentito di validare e realizzare in tempi brevissimi i dispositivi medicali, forniti dalla sera al mattino ai medici in prima linea nelle corsie.

“Un altro progetto che ha portato grandi soddisfazioni è stato quello relativo a un macchinario per cantieristica – illustra ancora Mor -. Nella costruzione di gallerie, la normale procedura richiede di posizionare dei casseri di legno, eseguire la gettata e quindi rimuovere il materiale, che si rompe e va buttato. Con quindi grande spreco di risorse e di tempo. L’idea proposta al committente è stata di entrare con una macchina compatta su un binario, che grazie a meccanismi prendesse la forma desiderata per deformazione di lamiera. Abbiamo studiato la lamiera nel campo strutturale lineare elastico con Comsol Multiphysics, dimensionandola perché reggesse la gettata. A operazione conclusa, la lamiera torna quindi nel campo compatto, e la macchina può proseguire”.

Ciò ben esemplifica come la profonda comprensione della realtà multifisica che si cela dietro il comportamento di un prodotto abilitata dalla simulazione multifisica possa aumentare il vantaggio competitivo delle aziende grazie a innovazioni disruptive. Spesso anche aprendo nuovi sbocchi di mercato, semplicemente variando alcuni parametri una volta che si è capito a fondo il fenomeno, per adattare le soluzioni a nuove applicazioni anche in altri settori industriali.