Fonte di fissione europea

Svelando i segreti della natura

Le ricerche scientifiche basate sui neutroni possono fare luce su alcuni dei più grandi misteri del mondo, analizzando la struttura e la dinamica dei materiali in modi non accessibili ad altri metodi di indagine. In settori come l’energia, la salute, i materiali e l’ambiente, gli scienziati utilizzeranno il centro di ricerca interdisciplinare European Spallation Source (ESS), basato sulla fonte di neutroni più potente al mondo, per vedere e comprendere le strutture atomiche e le forze. L’ESS è sviluppato da scienziati per scienziati e si prevede che attrarrà fino a 3000 ricercatori ogni anno. Cosa rende i neutroni così interessanti? “I neutroni non hanno carica elettrica, sono sonde fantastiche per studiare atomi e molecole senza danneggiarli”, ha detto Roland Garobi, direttore tecnico dell’ESS. “Ad esempio,

“Gli scienziati possono utilizzare i neutroni per studiare i materiali su scala molecolare o addirittura atomica e vedere cose che non possono essere viste con altri metodi, come i raggi X o la risonanza magnetica”, ha spiegato Garobi. “Sebbene ci siano altre strutture nel mondo con fonti di neutroni, all’ESS sarà installato il più potente acceleratore di protoni mai creato, che genererà più neutroni che saranno convertiti in neutroni utili per la scienza utilizzando rallentatori molto più efficienti. Di conseguenza, i fasci di neutroni sugli strumenti saranno 100 volte più luminosi che altrove oggi. Questi progressi permetteranno agli scienziati di esplorare più rapidamente e con maggiore precisione le strutture materiali su scale non accessibili ad altre fonti di neutroni”.

L’ESS è composto da 23 edifici, tutti attualmente in diverse fasi di costruzione. All’ESS sarà collocata attrezzatura fornita sotto forma di contributi in natura dai paesi membri nell’ambito della cooperazione tecnica e scientifica tra laboratori europei, università e istituti di ricerca per progettare, sviluppare e produrre grandi parti dell’acceleratore, del bersaglio (un disco in acciaio inossidabile contenente mattoni di metallo pesante tungsteno ricco di neutroni), strumenti, laboratori di ricerca, software, sistemi di controllo e altri sistemi. A causa della complessità, il team dell’ESS deve coordinare il proprio lavoro e integrare i propri progetti nella pianificazione generale dell’impianto prima di rilasciarli nel cantiere. Per questo, l’ESS gestisce le informazioni attraverso un riferimento aziendale che aiuta a garantire una collaborazione sicura e una gestione efficace delle strutture distruttive dell’impianto.

«ESS è iniziato come un progetto da zero», ha detto Peter Rodahl, responsabile del dipartimento di ingegneria e supporto all’integrazione di ESS. «Inizialmente abbiamo cominciato a progettare gli oggetti utilizzando la soluzione Dassault Systèmes per la progettazione CATIA, perché questa soluzione era la più utilizzata da tutti i partner coinvolti nel progetto. Nella fase iniziale del progetto ESS, Dassault Systèmes ha lanciato la piattaforma 3DEXPERIENCE®, che ha fornito un grande vantaggio: ci ha permesso di coordinare la progettazione e la costruzione di questi oggetti nel loro insieme, composti da milioni di parti, consentendoci di integrare i progetti 3D di ogni partner in un unico modello master 3D. Questo include tutto, dalle strutture edilizie e attrezzature ai componenti più piccoli. È unico il fatto che tutti i nostri dati siano conservati su un’unica piattaforma», ha detto Rodahl. «Indipendentemente dal software di progettazione utilizzato, CATIA o di terze parti,

«Quando si tratta di gestione della configurazione e consolidamento, è necessaria una piattaforma comune, poiché fornisce una visione complessiva dell’oggetto», ha continuato. «I nostri dipendenti uniscono tutte le loro informazioni all’interno della piattaforma, il che rende lo stato attuale. Ad esempio, i modelli 3D vengono caricati sulla piattaforma settimanalmente, il che ci consente di rilevare tutti i conflitti e le discrepanze nei progetti in CATIA. Grazie a questo livello di controllo, possiamo correggere il design prima di andare avanti».

L’azienda TECHNIA ha svolto un ruolo vitale nell’implementazione tempestiva e di successo della piattaforma 3DEXPERIENCE. «Quando implementavamo le soluzioni Dassault Systèmes, TECHNIA era responsabile del coordinamento della nostra partnership trilaterale», ha detto Rodahl. «Organizziamo incontri annuali per informare Dassault Systèmes della nostra esperienza con la piattaforma, e Dassault Systèmes ci informa sugli sviluppi pianificati. Ad esempio, se stiamo facendo qualcosa sulla piattaforma che non è del tutto pronto, cerchiamo di assicurarci di allinearci con il piano di sviluppo. E se abbiamo sviluppato qualcosa che non è sulla piattaforma, siamo pronti a fornire a Dassault Systèmes i benefici del nostro lavoro. La nostra collaborazione è reciprocamente vantaggiosa per tutti i partner».

«TECHNIA ci supporta in tutti gli aggiornamenti software e ci aiuta a garantire che l’installazione funzioni correttamente», ha spiegato Rodahl. «In totale, 80 persone sono state formate su CATIA, e la loro maggiore sfida è stata abituarsi a nuove metodologie e trarre il massimo vantaggio dalla collaborazione fornita dall’approccio basato sulla piattaforma», ha detto. «Ci vorranno sforzi specifici per passare da un modo di lavorare disgiunto su computer a un approccio coerente, in cui più persone lavorano sullo stesso modello».

Costruzione e manutenzione sicura

Rodal e il suo team comunicano con le squadre di costruzione in loco tramite la piattaforma 3DEXPERIENCE. «I costruttori si collegano alla piattaforma per accedere a tutti i modelli. Se ci sono modifiche nella progettazione, vengono informati, perché le modifiche vengono integrate nella piattaforma prima che consegniamo il modello rivisto in campo», ha detto. «Tutti concordano sul fatto che i vantaggi di lavorare con un’unica fonte di informazioni affidabili superano le preoccupazioni di alcuni ingegneri riguardo ai cambiamenti nei loro metodi di lavoro. Ora tutti lo usano, perché riconoscono la correttezza della nostra decisione di passare alla piattaforma 3DEXPERIENCE. “ESS ha ottenuto vantaggi tangibili grazie alla piattaforma 3DEXPERIENCE. “La possibilità di prendere decisioni nelle fasi iniziali del processo di sviluppo, così come il fatto che i requisiti e la geometria del progetto siano interconnessi, significa che non dobbiamo preoccuparci di dove posizionare cosa — è già presente nella piattaforma fin dall’inizio”, ha detto Rodal. “Questo aiuterà a risparmiare tempo nella creazione della documentazione.

“Il lavoro sul modello master ha anche portato a processi di costruzione e manutenzione più sicuri, poiché le strutture e le attività possono essere modellate virtualmente prima che i lavoratori tentino di costruire o riparare una parte dell’oggetto. “La sequenza di installazione viene pianificata virtualmente sulla piattaforma 3DEXPERIENCE prima che questa procedura venga avviata in condizioni reali. I progetti sono stati anche esaminati dai gruppi di interesse locali utilizzando il modello master digitale, per fornire loro un’anteprima del prodotto finito e di come si inserisce nell’ambiente circostante”, ha detto Rodal.

Poiché numerosi istituti partner nei paesi membri in tutta Europa lavorano contemporaneamente, l’uso di una piattaforma unica, come 3DEXPERIENCE, soddisfa le nostre esigenze di progettazione parallela”, ha dichiarato Rodal. Inoltre, i fornitori, molti dei quali utilizzano anche CATIA, sono parte integrante degli sforzi di progettazione e costruzione dell’ESS. “Abbiamo due diverse configurazioni”, ha detto Rodal. “La maggior parte dei nostri partner lavora su questa piattaforma, ma se un fornitore utilizza l’ultima versione di CATIA, può collegarsi alla piattaforma 3DEXPERIENCE e lavorare sulla progettazione parallela insieme a noi. Altrimenti, caricano i loro progetti nel nostro sistema e noi stessi li posizioniamo nel modello master”.

“Poiché l’ESS viene progettato e costruito in collaborazione con molteplici parti interessate in tutta Europa, dobbiamo assicurarci che tutti abbiano i dati corretti con le versioni giuste e che non ci siano discrepanze nel processo di progettazione”, ha affermato Henrik Lindblad, responsabile del gruppo PLM e supporto del processo nell’ESS. “Includiamo tutti questi dati nel nostro modello master 3D, e possiamo fare riferimento a questo modello comune durante le nostre regolari riunioni di coordinamento, all’interno dell’azienda e con i nostri partner, per assicurarci che tutti siano allineati. Questo ci consente di prendere decisioni rapide e corrette su questioni come integrazione e modifica dei requisiti. Una delle aree che è particolarmente importante per noi è la capacità di rilevare molto presto eventuali conflitti durante l’installazione e correggerli prima di iniziare effettivamente a installare i componenti in loco”.

La modellazione dinamica riduce la complessità

La maggior parte delle attrezzature in ESS è complessa e comprende diverse discipline, come elettrica, meccanica e software. Per garantire che funzionino correttamente, Rodal e il suo team utilizzano i sistemi CATIA con Dymola per la modellazione virtuale delle operazioni prima dell’assemblaggio fisico. Tutti i team utilizzano le capacità di flusso di lavoro e gestione documentale dell’applicazione ENOVIA per ottimizzare la collaborazione e mantenere il progetto in linea con il programma. “Utilizziamo notifiche automatiche e abbonamenti per garantire un flusso di lavoro senza interruzioni, oltre alla gestione documentale per il controllo delle versioni e delle modifiche”, ha dichiarato Rodal. “Inoltre, gli enti di certificazione possono accedere a tutta la nostra documentazione sulla piattaforma per garantire la conformità normativa”.

ESS utilizza anche 3DEXPERIENCE ENOVIA per monitorare le specifiche e i requisiti durante l’intero processo di progettazione. “La progettazione dell’edificio e dei sistemi circostanti è probabilmente l’integrazione più complessa che facciamo qui in ESS”, ha affermato Lindblad. “Utilizziamo la gestione dei requisiti ENOVIA per assicurarci, ad esempio, che il design soddisfi i requisiti. Attualmente stiamo esplorando la possibilità di utilizzare DELMIA per modellare e definire la sequenza di installazione, il che ci permetterà di fornire ai lavoratori sul campo istruzioni operative testate in digitale. I nostri test stanno andando bene e spero vivamente che questo venga implementato nel prossimo futuro”. “Una volta completato il progetto, ci saranno sforzi continui per l’aggiornamento e la gestione degli oggetti”, ha aggiunto Rodal. “Utilizzando i nostri dati sulla piattaforma,

La fonte europea di fissione ha un grande futuro, pieno di entusiasmanti scoperte scientifiche. Monitorare la sua storia dalla nascita alla costruzione con la piattaforma 3DEXPERIENCE aiuterà a garantirne la sostenibilità per le generazioni future. “ESS è un ottimo esempio di ciò che gli stati europei possono raggiungere insieme: unire le proprie conoscenze e competenze per creare un oggetto all’avanguardia che guiderà la ricerca per un lungo periodo di tempo”, ha concluso Garobi.