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Con la simulazione 3D, le innovazioni “impossibili” prendono il volo  

Per monitorare incendi e cercare dispersi, o per sorvegliare le infrastrutture critiche, ora c’è un dirigibile elettrico con un’autonomia di 5.000 km di volo e capacità di carico a partire da 8 kg. L’ha realizzato la startup italiana Flofleet, grazie a una piattaforma di simulazione 3D che ha minimizzato i costi del processo e l’impatto ambientale. Senza questa tecnologia, si dovrebbe continuare ad affidarsi a elicotteri inadeguati agli scopi e ai contesti.  

Pubblicato il 07 Feb 2024

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Ci sono alcuni bisogni che non possono sperare di essere soddisfatti con una soluzione su misura. Devono accontentarsi di un riadattamento di quanto è già stato pensato per altri contesti. Ciò avviene soprattutto quando si tratta di bisogni poco diffusi, oppure espressi da settori poco in odore di business.

Ci sono idee che non possono sognare di vedere la luce, anche se teoricamente e tecnicamente realizzabili. Avrebbero bisogno di un investimento iniziale in fondi e in fiducia, affatto scontato di questi tempi. Ciò si verifica soprattutto quando l’idea proviene da realtà emergenti, che non hanno ancora “un nome” a garanzia della riuscita del loro progetto.

Molto spesso una di queste due situazioni, o entrambe, ci impediscono di compiere passi avanti, “schiacciati” dai meccanismi dei mercati. L’innovazione tecnologica, la “vittima”, è spesso anche colei che offre una soluzione, in veste di software di progettazione e simulazione 3D intelligenti, fruibili e accessibili. Sono sempre più diffusi e sono la chiave per aprire la porta che bloccava la via di uscita dall’impasse evolutivo a cui si stava assistendo.

Simulando si impara: come nasce un dirigibile innovativo

Chi avrebbe mai immaginato che un dirigibile a forma di ala d’aereo gonfiata di elio potesse diventare lo strumento ideale per monitorare infrastrutture critiche e ambienti da proteggere, oppure per spegnere incendi o trovare dispersi? I suoi ideatori, ovviamente, che hanno mirato a rispondere a un bisogno finora inascoltato a cui sia i droni, sia gli elicotteri, non sono in grado di rispondere in modo adeguato.

Foto del primo gonfiaggio e assemblaggio del prototipo Shima da 8 metri

Per realizzare il loro visionario e innovativo progetto hanno sfruttato appieno la simulazione e la progettazione 3D. “Senza questo tool, il nostro veicolo nemmeno esisterebbe. Invece con la piattaforma 3DEXPERIENCE Works, siamo riusciti a realizzare un dirigibile elettrico autonomo, con capacità di carico a partire da 8 kg e un’autonomia di 5.000 km di volo. Performance che gli elicotteri oggi in uso non sono in grado di garantire, oltre a essere estremamente energivori” spiega Andrea Cecchi, CEO di FloFleet, la startup che sta realizzando questo velivolo.

Gemello virtuale utilizzato per le prove di analisi aerodinamica

Cecchi poi racconta nel dettaglio come il suo team ha lavorato all’innovazione oggi in fase di decollo. “Abbiamo sviluppato il concetto di dirigibile, in modo che il nostro velivolo non fosse in balia del vento e atterrasse facilmente. Conservando la capacità di sfruttare la forza aerostatica, lo abbiamo reso anche in grado di utilizzare i principi di aerodinamica” racconta Cecchi, suggerendo di immaginare “una sorta di ala di aereo realizzata in PVC e gonfiata di elio”.

Per identificare la forma giusta tra tutte quelle che rientrano nella categoria dei “dirigibili ibridi” è stato fondamentale poter contare su questo software basato sulla piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes, secondo Cecchi. Ha permesso al team di esplorare le tante possibilità in modo veloce ed efficace ma, prima ancora, ha permesso loro di iniziare a lavorare concretamente all’idea. Verificare le performance di diverse forme di “ala gonfiata” sul campo realizzandone i prototipi, sarebbe stato infatti economicamente impossibile e organizzativamente complesso, oltre che oneroso a livello di tempistiche. Simulando tutto a schermo, questa fase è durata solo 3 mesi.

Realizzato il prototipo unicamente della forma rivelatasi più performante, con la stessa piattaforma è stato possibile anche “aggiustarlo” dopo la prova su campo, per renderlo più facilmente scalabile ed efficace.

Disegno del modello, poi stampato in 3D, dell’alloggio motore e paraelica

“Poi è arrivata la parte più delicata: osservare la forma 3D reale che il nostro dirigibile assumeva, in ambiente esterno, registrarla e riproporla al software, per identificare le differenze rispetto al suo modello simulato. Un passaggio fondamentale- spiega Cecchi – per ottenere un velivolo guidato da algoritmi di guida autonoma personalizzati che gli permettono di fare percorsi prestabiliti. Anche in questo caso, avere un digital twin del nostro velivolo è stato di importanza vitale: testarne una riproduzione nella galleria del vento sarebbe costato migliaia di euro al giorno e avremmo anche rischiato di danneggiarlo”.

I vantaggi ambientali del simulare in 3D

L’intelligenza artificiale e il machine learning per gli algoritmi di guida autonoma; il cloud per scambiare e conservare dati in modo sicuro e comodo: le tecnologie che hanno reso l’idea di FloFleet realtà sono note e in circolo da tempo. “Fondamentali, ma non quanto la simulazione, senza la quale avremmo rinunciato in partenza, sia per motivi economici che ambientali” ammette Cecchi.

La possibilità di evitare il proliferare di prototipi o l’utilizzo di un pesante software da laboratorio, senza però dover rinunciare ad alcuna ottimizzazione, prova e verifica, ha portato a un consistente risparmio di energia e della potenza di calcolo a essa collegata. Nessuno spreco anche per quanto riguarda i materiali e, in questo caso, si sarebbe trattato di diversi metri cubi di PVC, quello di cui è fatta questa “ala gonfiabile”.

“La scelta della simulazione è stata guidata anche da un’attenzione per l’ambiente che il nostro velivolo ha ‘nel sangue’ fin dalla sua nascita” spiega Cecchi, svelando come l’idea sia nata guardando le immagini delle coste della Croazia divorate dagli incendi. “Se si potesse bloccarli sul nascere con un monitoraggio efficace e accessibile, i danni sarebbero minori” avevano pensato.

Questa resta una delle principali applicazioni del dirigibile creato da Flofleet, assieme alla ricerca dei dispersi, facendo anche da temporaneo ponte radio nel caso di assenza di connessione, in modo che sia possibile comunicare ai soccorsi la propria posizione. Anche il controllo e la manutenzione delle infrastrutture critiche costituiscono una promettente opzione di business.

Pensare in grande: con la simulazione 3D è più facile

Uno dei punti di forza con cui Cecchi vuole presentarsi sul mercato è la semplicità di implementazione della sua soluzione. Basterà contattare il team e concordare i punti da cui deve passare e a che distanza, per ottenere tramite algoritmo la traiettoria esatta che il dirigibile deve compiere.

Decisi la frequenza delle ispezioni e il peso da trasportare – quello delle telecamere e dei sensori – tutto è pronto per il decollo. Con la garanzia di poter prendere il controllo del velivolo in qualsiasi momento, in caso di necessità, e con la certezza che questo dispositivo sia programmato per prendersi cura di sé, mettendosi momentaneamente al riparo da solo in caso di condizioni di tempo avverse.

A breve, sono in programma i test finali in volo, iniziando a proporre il dirigibile a soggetti come la Protezione Civile, sia in Italia che all’estero. Nel frattempo, il team può continuare a far evolvere il proprio dirigibile ibrido migliorandone la forma e installando pannelli solari ultraleggeri su superficie. Un’idea che aveva già dall’inizio come anche quella di realizzare un velivolo simile ma con dimensioni adatte a permettere voli per il trasporto merci.

Si torna alla simulazione, quindi, si torna a rifare tutto da capo. Un “secondo giro” di software 3D, approfittando del suo costo accessibile e del suo impatto ambientale minimo.

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