Il “Digital Twin” è una replica digitale di un oggetto, di un processo o di un sistema del mondo reale. Questo gemello digitale permette di monitorare, simulare e ottimizzare le prestazioni dell'oggetto o del sistema, consentendo una migliore comprensione del suo funzionamento e facilitando la presa di decisioni informate.

Il Gemello Digitale è un insieme ampio di concetti; nelle esperienze e competenze MUSP si sintetizza nell’utilizzo di strumenti digitali che, anche grazie alla presenza di sensori sull’oggetto virtualizzato, sono in grado di scambiare informazioni e mantenere aggiornato (o evidenziare scostamenti in caso di anomalie) tra il modello digitale (descritto in maniera analitica da una matematica) e quello reale (immerso in un contesto con diverse variabili non sempre prevedibili o controllabili soprattutto quando è industrializzato e operativo).

L’obiettivo delle misurazioni di processo è quello di ottenere una quantificazione delle grandezze fisiche che governano (o definiscono) le prestazioni di un processo produttivo o di un sistema. MUSP vanta una strumentazione molto ampia che gli permette di quantificare tantissime grandezze di interesse per il settore manifatturiero, per l’automazione, ecc.

Per affrontare una misura sperimentale, è necessario eseguire un’analisi degli obiettivi della misura e una pianificazione del piano sperimentale (analisi e conoscenza del processo), utilizzando i sensori adeguati (in termini di risoluzione, scala, banda passante, ecc.). Le esperienze e le competenze di MUSP, unite all’attrezzatura disponibile presso il laboratorio, permettono l’esecuzione di misure che, adeguatamente analizzate e filtrate, forniscono informazioni di elevato valore per l’ingegneria o la produzione.

È un insieme di processi e tecnologie volte alla produzione di una parte o componente con la forma desiderata attraverso processi di asportazione di materiale (o tecnologie sottrattivo o ancora asportazione di truciolo) espletati utilizzando macchine utensili dedicate. È fondamentale nella produzione di componenti industriali e può coinvolgere operazioni come tornitura, fresatura, alesatura, rettifica, filettatura, ecc. Aggiungendo, espandendo la definizione, anche operazioni di assemblaggio si possono ottenere parti più complesse altrimenti non realizzabili.

Sulle operazioni di che riguardano l’asportazione di truciolo, MUSP ha costruito una lunga esperienza e competenza grazie all’analisi dei processi che stanno alla base dell’asportazione di materiale da un pezzo grezzo fino all’ottenimento di un prodotto finito. Dal processo di contatto utensile-pezzo si generano calore, sforzi, deformazioni, ecc. L’interazione del processo con la dinamica della struttura genera vibrazioni che sono oggetto di continua ricerca sperimentale e analitica per spingere sempre più la conoscenza.

I robot sono dispositivi automatici in grado di eseguire compiti complessi in modo autonomo o guidato da un operatore umano. Questi dispositivi possono essere utilizzati in una vasta gamma di settori, come produzione industriale, logistica, assistenza sanitaria, esplorazione spaziale, agricoltura e molto altro ancora.

I robot sono, per MUSP, uno strumento attraverso cui poter realizzare azioni o lavorazioni di manifattura potendo contare su due fattori: la flessibilità e il costo contenuto. Questi sono due fattori che hanno facilitato l’ingresso e l’evoluzione dei robot che tuttavia devono essere considerati tra gli strumenti disponibili e non l’unico strumento disponibile.

Le esperienze e competenze di MUSP sono rivolte all’utilizzo di robot industriali e cobot integrandoli con tecnologie che ne semplifichino l’utilizzo grazie una piattaforma di edge computing, sistemi di visione e capacità di riconoscimento e elaborazione autonoma dei propri percorsi e delle proprie attività. Chiaramente, e nei limiti di elaborazione della piattaforma, nei casi studio affrontati da MUSP è stato possibile creare soluzioni adattative (adatte alle richieste del progetto) che non pregiudicassero l’accuratezza di posizionamento richiesta.

I sistemi di visione sono dispositivi che utilizzano telecamere e software specializzati per acquisire, elaborare e analizzare immagini per scopi di automazione industriale, ispezione di qualità e altro ancora.

L’esperienza e la competenza MUSP è trasversale rispetto alla scelta del sistema più adeguato e indicato per lo scopo e le condizioni di utilizzo. I sistemi possono essere composti da più camere 2D o 3D ed includere profilometri o laser confocali di misura. La selezione dello strumento più idoneo a raggiungere gli obiettivi prefissati è una fase fondamentale; fase in cui le condizioni applicative, la risoluzione e le elaborazioni da eseguire devono essere valutate con attenzione per permettere la scelta del miglior strumento di visione in modo tale che sia adatto all’applicazione in modo robusto e ripetibile. Le esperienze di laboratorio hanno permesso a MUSP di affinare il know-how rispetto all’illuminazione e alle tecniche per mantenere la robustezza delle misure anche in ambienti non isolati.

LSAM (Large Scale Additive Manufacturing) è una tecnologia di stampa 3D che permette di superare i limiti dimensionali delle più comuni soluzioni commerciali. Utilizzando questo sistema, è possibile creare componenti di grandi dimensioni utilizzando materiali termoplastici, come polimeri rinforzati con fibra di vetro o carbonio. LSAM è ampiamente impiegato, ad esempio, in settori come l'aerospaziale, l'automotive e l'industria navale per la produzione di parti strutturali leggere e resistenti.

Nell’esperienza del laboratorio, MUSP ha affrontato progetti di creazione e trasferimento tecnologico del know-how del processo di stampa in grandi dimensioni partendo sempre dall’indagine e dalla conoscenza del processo. Questo lavoro è stato ulteriormente esteso nella caratterizzazione meccanica dei prodotti stampati nelle tre direzioni principale grazie ad una caratterizzazione della curva sforzi-deformazioni del materiale per essere impiegato in analisi FEA sullo studio di componenti meccanici. Il dimostratore/banco di sviluppo della tecnologia LSAM è ad oggi utilizzato in laboratorio per collaborazioni con i produttori di polimeri granulari ad elevata tecnologia oltre che per lo sviluppo di casi studio basati sull’utilizzo di fibre e polimeri provenienti dalla filiera del riciclo.

Il (Field-Programmable Gate Array) è un dispositivo flessibile che può essere configurato per eseguire una vasta gamma di funzioni digitali, dalla semplice logica combinatoria alla complessa elaborazione del segnale digitale e del calcolo parallelo. Le FPGA sono utilizzate in applicazioni che richiedono alta velocità, bassa latenza e personalizzazione su misura, come reti di comunicazione, sistemi embedded, elaborazione di immagini e altro ancora.

L’esperienza e la competenza di MUSP nella programmazione software di sistemi embedded permettono, per determinate applicazioni (anche industriali), una traduzione in un linguaggio adatto a device FPGA che a discapito della flessibilità e semplicità di programmazione permettono – su applicazioni in cui la velocità di elaborazione è fattore critico – di rispondere in maniera adeguata alla richiesta dell’applicazione.

L'intelligenza artificiale (IA) è un campo dell'informatica che si occupa dello sviluppo di sistemi e algoritmi in grado di eseguire compiti che normalmente richiedono l'intelligenza umana e che non possono essere modellati in maniera efficace con la modellazione analitica. L'IA è ampiamente utilizzata in una vasta gamma di settori, tra cui assistenza sanitaria, automotive, finanza, robotica, sicurezza informatica e, nel manifatturiero, per automatizzare processi, prendere decisioni, migliorare l'efficienza e fornire soluzioni innovative.

Le esperienze di MUSP nel campo infinito dell’IA si concentrano sulle applicazioni prettamente edge e a bordo macchina. L’approccio MUSP rispetto all’utilizzo dell’intelligenza artificiale è quello di utilizzarla dove serve, senza abusarne. Con questo approccio, il risultato è quello di un processo completamente in locale (fisicamente isolato dalle reti esterne) che genera risposte rapide fin dall’avvio e continua a migliorare nel tempo con un approccio che non richiede che non richiede una diretta iterazione con l’operatore.