Additiva, adattiva, autonoma: la ricerca di Vienna per la produzione

Il Politecnico di Vienna è uno dei principali istituti di ricerca europei per la manifattura avanzata. I suoi ricercatori stanno guidando il trasferimento di tecnologie come l’intelligenza artificiale (IA), i modelli di fondazione e l’Industrial Internet of Things (IIoT) all’industria. Il Politecnico combina prospettive tecnologiche, organizzative e sistemiche sulla produzione moderna e fa luce sulle complesse sfide della creazione di valore industriale – dai singoli materiali e macchine alle reti di produzione e logistica. L’attenzione è rivolta allo sviluppo di sistemi di produzione flessibili ed efficienti dal punto di vista energetico, in grado di bilanciare dinamicamente produzione, costi, qualità, consumo energetico e impatto ecologico. Ciò consente una produzione resiliente, adattabile e a basso consumo di risorse.

Materiali e produzione per l’industria

Il programma di ricerca del Politecnico di Vienna nel campo della manifattura avanzata è ampio e orientato alla pratica. L’attenzione è rivolta a temi di ricerca orientati al futuro, come i sistemi di produzione autonomi e autorigeneranti che percepiscono, decidono e agiscono sulla base di tecnologie semantiche, controllo sensibile al contesto e intelligenza distribuita. Il rilevamento dei guasti basato sull’intelligenza artificiale, le architetture immunitarie digitali e i materiali adattivi consentiranno in futuro a macchine e sistemi di rigenerarsi autonomamente, superando i malfunzionamenti e prolungando così la loro vita utile. Il team si basa sulla collaborazione interdisciplinare con partner industriali, PMI e istituti di ricerca austriaci e stranieri.

La scienza dei materiali, ad esempio, si occupa dei materiali per la produzione additiva, in cui il materiale viene applicato strato per strato. Questi includono processi di stampa 3D orientati ai materiali e alle applicazioni, nonché biomateriali basati su polimeri e ceramiche che soddisfano requisiti elevati. Inoltre le ricerche riguardano anche la biostampabiostampa (). La produzione additiva consente la libertà di progettazione e la produzione economica di prodotti personalizzati che vengono utilizzati principalmente nelle superfici funzionali per la tecnologia dei sensori, l’archiviazione dei dati e la tecnologia medica. Vengono creati anche materiali per condizioni estreme, come le alte temperature o l’esposizione all’idrogeno, destinati, ad esempio, alla tecnologia dei sensori, all’elettrolisi ad alta temperatura e ai componenti sottoposti a forti sollecitazioni meccaniche.

L’ingegneria della produzione si occupa di processi produttivi efficienti e di alta precisione, utilizzando metodi come la lavorazione al laser. Le macchine utensili, l’automazione, la robotica e l’assemblaggio vengono ulteriormente sviluppati per rendere le catene di processo sofisticate adatte all’uso industriale. La tecnologia dei sensori e il controllo digitale possono registrare i dati in tempo reale e ottimizzare automaticamente i parametri. Modelli virtuali come i gemelli digitali e la pianificazione supportata da simulazioni costituiscono la base per sistemi di produzione autonomi e a risparmio di risorse, un pilastro fondamentale per l’ottimizzazione complessiva del sistema e per i flussi circolari di materiali.

Innovazione per la gestione della produzione e l’interazione uomo-macchina

Nella gestione della produzione e della manutenzione, il Politecnico di Vienna sviluppa sistemi di controllo e pianificazione basati sui dati, robusti e durevoli, per decisioni di produzione a medio e lungo termine. La produttività e l’uso delle risorse sono ottimizzati oltre i confini della fabbrica. Le tecnologie di comunicazione rilevanti includono le infrastrutture 5G, il supporto decisionale basato sull’intelligenza artificiale, l’ottimizzazione basata sulla simulazione e i processi di analisi basati sulle condizioni. Alcuni esempi di progetti sono WINWIN () e ReMAIntAInReMAIntAIn ().

L’ingegneria industriale studia l’interazione tra uomo e macchina. L’obiettivo è creare sistemi sostenibili, facili da usare e adattivi. Il Politecnico di Vienna sta studiando le attività umane negli ambienti di produzione collegati in reti digitali. La base è costituita da processi circolari come lo smontaggio e la rigenerazione – cioè la scomposizione e il ricondizionamento strutturato di sistemi tecnici – così come le istruzioni di lavoro accessibili e i sistemi supportati dall’intelligenza artificiale per l’analisi e la prevenzione dello stress ergonomico. Le nuove tecnologie, come la robotica e le soluzioni in rete, consentono di digitalizzare il mondo del lavoro in modo significativo. I progetti includono Assist to Produce e Ergo4All.

Campo di prova per la produzione del futuro

La Facoltà di Advanced Manufacturing del Politecnico di Vienna dispone di moderni laboratori, impianti pilota e infrastrutture digitali. Dal 2015 gestisce la prima fabbrica pilotafabbrica pilota () digitale austriaca nella Seestadt AspernSeestadt Aspern (). Insieme a oltre 20 aziende come Opel, Atos e HOERBIGER, vengono sviluppati nuovi metodi per la virtualizzazione e la digitalizzazione dei processi industriali. Un esempio è la collaborazione con Siemens, in cui i gemelli digitali vengono utilizzati per mappare e ottimizzare i processi produttivi. In un progetto con Fraunhofer AustriaFraunhofer Austria () il Politecnico di Vienna sta studiando come collegare in modo intelligente i dati dei sensori provenienti da macchine e processi logistici.

Al tour virtuale: fabbrica pilota Industria 4.0 del Politecnico di Viennafabbrica pilota Industria 4.0 del Politecnico di Vienna (). Con l’espansione in corso a circa 17.000 metri quadrati, Seestadt sta portando in città una produzione intelligente e orientata alle applicazioni e sta ottenendo successi grazie alla sua vicinanza alla ricerca. 

Per maggiori informazioni sulla manifattura avanzata in Austria, visitare: Manifattura avanzataManifattura avanzata ().