Cenni storici
Forse non tutti sanno che il primo rudimento di disegno tecnico affonda le sue radici in Mesopotamia con la nascita della scrittura cuneiforme su tavolette di argilla. Purtroppo, la sua natura consentiva una forma di disegno strumentale abbastanza approssimativa, con linee spesse e non molto regolari che limitò per secoli lo sviluppo delle teorie geometriche.
È solo con la scoperta del papiro in Egitto che si riuscì ad ottenere un supporto più adatto alla tracciatura di linee sottili e regolari. Il disegno con penne, righelli e compassi, ha fornito a scribi e sacerdoti il mezzo per approfondire e verificare le prime teorie matematiche e geometriche. In quel periodo ha fatto la sua prima comparsa anche il disegno architettonico, usato per guidare la realizzazione di opere complesse, tipicamente palazzi e templi sacri.
Il disegno tecnico moderno invece, nasce nel periodo rinascimentale grazie all’esigenza degli architetti di dover spiegare agli operai nei cantieri come realizzare i loro progetti.
Gli strumenti tipicamente utilizzati fin dagli albori per creare un disegno tecnico erano quindi matite, righelli, compassi, squadre, goniometri, pantografi, curvilinee, ellissografi, normografi, etc… tutti strumenti rigorosamente manuali, evoluti nel corso dei secoli, ma rimasti attuali fino all’introduzione della tecnologia informatica che ha dato vita ai primi CAD.
La nascita del CAD
Il primo strumento di disegno industriale moderno è la cianografia, inventata nel 1842 da John Herschel e basata su un procedimento chimico. Nota anche come blueprinting (il disegno veniva esposto alla luce facendo diventare la carta esposta blu e lasciando le linee del disegno bianche) fu una delle prime innovazioni per snellire il processo di progettazione e contribuì in modo significativo alla seconda rivoluzione industriale.
Bisogna attendere poi il 1937, quando Alan Turing inventò la sua macchina, una sorta di primo computer moderno, in grado di elaborare velocemente i numeri reali. Questo portò nel 1943 alla successiva realizzazione di ENIAC, il primo computer di uso generale.
La rivoluzione informatica parte da qui, ma per arrivare a Patrick J. Hanratty, considerato il padre fondatore del CAD, bisogna attendere il 1957, quando nacque il primo sistema a controllo numerico.
Al momento della sua introduzione, il CAD però era già troppo evoluto rispetto alla scarsa potenza di calcolo dei computer che avrebbero dovuto farlo funzionare, per cui carta e matita sarebbero rimaste i principali strumenti di progettazione per almeno altri 30 anni. Gli uffici tecnici delle aziende negli anni ’60 e ’70 infatti si presentavano come distese di tecnigrafi con progettisti in camice che impugnavano le loro matite passando intere giornate sui propri sgabelli, schiavi di righelli, compassi e goniometri.
Ma nonostante questo il futuro era già ben delineato, il software CAD sarebbe diventato a breve lo strumento fondamentale per tutti i settori industriali.
L’evoluzione del CAD
Già negli anni ’70 nacquero le prime applicazioni commerciali CAD, ma a causa dei costi elevati dell’infrastruttura necessaria per farle funzionare, erano privilegio solo delle grandi aziende elettroniche, automobilistiche, navali e aerospaziali.
Nel 1971 la prima svolta: Patrick J. Hanratty, lanciò sul mercato ADAM, il primo CAD grafico interattivo, scritto in Fortran e progettato per funzionare praticamente su ogni computer.
Da quel momento, l’evoluzione del CAD è sempre andata di pari passo con l’evoluzione dei computer e negli anni ’80 ha subito la prima grande accelerazione. I PC, infatti, iniziano ad essere prestazionali e vengono prodotti per il grande pubblico. L’espansione in larga scala della tecnologia informatica a costi accessibili ha favorito anche la diffusione dei software per la progettazione, quali ad esempio Catia (1981), AutoCad (1982), Pro/E (1987), sistemi spesso creati per funzionare in ambiente Unix e quindi non sempre semplici da utilizzare.
Nel 1995 un’altra svolta importante: Microsoft lancia sul mercato Windows 95, un sistema operativo grafico, che diventa in breve tempo il sistema operativo più utilizzato al mondo. La semplicità del nuovo sistema operativo che permette praticamente a chiunque di usare un computer, favorisce la nascita di nuove tecnologie CAD, molte delle quali 3D, caratterizzate da un grande potenziale e dalla notevole facilità di utilizzo.
Nel 1995 vengono lanciati sul mercato SolidWorks e SolidEdge, mentre per il competitor Inventor bisogna attendere il 1999.
Il decennio successivo è caratterizzato dall’evoluzione di questi sistemi CAD 3D, che grazie allo sviluppo della tecnologia informatica, hanno consentito ai progettisti di creare progetti sempre più articolati e complessi e disegni 2D per la produzione, in tempi estremamente rapidi rispetto a ciò che avveniva fino a qualche anno prima.
Lo status quo
L’evoluzione della tecnologia di progettazione ha ampliato significativamente il ruolo del CAD, portandolo ad essere non solo uno strumento di disegno assistito, ma anche un gestore di dati associati al progetto. Il disegno, pertanto, ha cessato di essere un insieme uniforme di entità grafiche ed è diventato una struttura di entità arricchite di attributi grafici e del contesto applicativo, come ad esempio materiali, note di lavorazione, costi, etc… Il vantaggio di utilizzare queste tecnologie consiste nel fatto che un modello 3D può essere riutilizzato in altri software complementari al CAD per poter agevolare anche altre fasi del ciclo di sviluppo di un prodotto.
Dai primi anni 2000 prendono quindi vita e si diffondono in larga scala i sistemi di archiviazione strutturata e gestione dei dati (PDM/PLM), i software di simulazione (spesso integrati nel CAD), i CAM per la gestione delle macchine a controllo numero, i software di desktop publishing per la gestione della documentazione tecnica e molte altre tecnologie informatiche CAD/PDM centriche che permettono di migliorare e velocizzare i flussi di sviluppo prodotto.
Con il passare del tempo però, la complessità crescente dei progetti ed il costante aumento della richiesta di prodotti innovativi in tempi rapidi, ha spinto le aziende ad integrare i loro processi e i dati ad essi associati, in modo da migliorare la collaborazione riducendo tempi ed errori e aumentando al contempo la qualità dei prodotti. L’integrazione di software tipicamente dipartimentali però, ha una serie di problematiche intrinseche non sempre risolvibili, ragion per cui è nata la necessità di centralizzare i dati su uniche fonti di dati, condivisibili facilmente grazie al cloud. La possibilità di poter accedere a dati certi ed aggiornati in qualsiasi momento e da qualunque dispositivo fornisce alle aziende un quadro sempre chiaro di tutti gli aspetti legati non solo alla progettazione di un prodotto, ma anche alla sua promozione, alla produzione, alla vendita, al supporto tecnico.
Cosa ci riserva il futuro?
La tendenza in generale è quella di cavalcare la digital transformation per avere strumenti sempre più intelligenti e integrati, che aiutino a rimanere competitivi sul mercato: basti pensare che in poco più di vent’anni siamo passati dalle distinte (BOM) scritte a mano in fogli di calcolo, a eBOM per la gestione del progetto prodotte in automatico e legate in modo dinamico alle mBOM per la gestione della produzione.
Ma volendo guardare avanti, il cloud è già una cosa “vecchia”. Il leitmotiv del momento è l’intelligenza artificiale e la sua integrazione con gli strumenti di uso quotidiano, compresi i software di progettazione. Ultimamente hanno infatti iniziato a diffondersi strumenti di progettazione generativa, che sfruttano l’AI per autoapprendere ed aiutare i progettisti a disegnare componenti ottimizzandone i costi, i materiali e i diversi processi di produzione.
In tutto questo non dimentichiamo la stampa 3D: nata per stampare piccoli campioni di componenti, ora, grazie al costante sviluppo della tecnologia e dei materiali, può essere utilizzata per produrre anche grandi lotti di componenti o oggetti difficilmente realizzabili con le tradizionali tecniche di produzione.
Dove saremo tra 10 anni? E tra 20? Difficile dirlo. Il sentiero è comunque già tracciato: l’evoluzione tecnologica è sempre più rapida e quel che è certo è che l’avvento di nuove tecnologie influenzerà di sicuro anche quei CAD che ora riteniamo i più moderni ed aggiornati.
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