Il Prodotto

Il prodotto da noi modellato è una tromba “Blessing”, modello B-126 dell’anno 1994.

Come ogni altra tromba è formata da molti pezzi che possono essere raggruppati a nostro avviso in quattro grandi famiglie: i pistoni, le pompe, i pezzi di collegamento e infine il corpo principale dove trovano alloggio tutti i pezzi precedenti. Inoltre poi ognuna di queste famiglie è a sua volta composta da vari pezzi, raggruppati in assiemi ove necessario (tra questi ricordiamo tutti i pezzi che formano i pistoni completi e le pompe complete).

Ecco una fotografia del prodotto (Figura 1):

Figura 1 – La tromba Blessing – USA B-126

Nella tromba l’aria immessa dal bocchino attraverso una pernacchia crea un’onda sonora che viaggia all’interno delle pompe e dei raccordi e a seconda della posizione dei pistoni (alta o bassa) è costretta ad effettuare un percorso più o meno lungo prima che possa uscire dalla campana: è proprio questa diversità dei percorsi a differenziare i vari suoni, acuti o gravi.

Gli unici pezzi che non sono stati modellati affatto sono state le molle dei pistoni e le molle delle leve per lo sfiato delle pompe in quanto SolidEdge stesso le avrebbe solo considerate come corpi rigidi e non in grado di comprimersi.

Analizziamo ora in dettaglio, tramite un grafo alberato, tutti i pezzi che sono stati modellati riferendoci ai nomi dati ai files .part e .asm (visualizzati in grassetto) di Solid Edge:

Tromba –

| - Bocchino (nel nostro caso uno Schilke 13A4A)

| - Corpo principale (comprende i cilindri per gli alloggi dei pistoni, il tubo della campana e i ponti di collegamento tra il tubo della campana e il tubo piccolo che raccorda il bocchino con la prima pompa).

| - Parte di collegamento 1.1 (tubo argentato che collega il buco 1 del pistone 1 alla relativa pompa (Pompa 4); i buchi di ogni pistone sono numerati nel seguente ordine: dall’alto vero il basso, prima dal lato dove sono stampati i numeri (fronte della foto) e poi sul retro. I tubi di collegamento tra i cilindri invece sono stati realizzati come un tutt’uno col corpo principale e per questo non sono menzionati come pezzi a sé stanti).

| - Parte di collegamento 1.2

| - Parte di collegamento 2.1 (ed anche 2.2, 3.2, essendo pezzi identici)

| - Parte di collegamento 3.1 – 3.3 (essendo un pezzo unico)

| - Tubo argento collegato alla campana (è il tubo che connette il tubo piccolo collegato al bocchino con la parte superiore della Pompa 1, dove è saldato il poggia-mignolo, quest’ultimo modellato assieme al corpo principale).

| - Pompa 1 completa –

| - Pompa 1 (tutta la parte color oro; le pompe sono state numerate partendo dalla campana verso il bocchino)

| - Vite reggi-molla (la vite che tiene ferma la leva per lo sfiato)

| - Leva sfiato completa –

| - Leva sfiato

| - Gommino molla

| - Pompa 2 completa –

| - Pompa 2 (tutta la parte color oro)

| - Pompa 2 esterno (tutta la parte in argento)

| - Vite reggi-lira (la vite che serve a fermare la “lira”: la lira è un pezzo di metallo aggiuntivo chiamato così per la sua forma di lira musicale, usata durante le parate per tenere in vista le partiture da suonare).

| - Leva sfiato 2 completa –

| - Leva sfiato 2

| - Gommino molla

| - Pompa 3

| - Pompa 4 completa –

| - Pompa 4 (tutta la parte color oro)

| - Pompa 4 esterno (tutta la parte in argento; che comprende il poggia - pollice)

| - Pistone 1 completo –

| - Tappo fondo (è il tappo che chiude il fondo del cilindro)

| - Pistone 1 (i pistoni sono numerati già dalla fabbrica e hanno lo stesso numero del cilindro in cui vanno ad alloggiare. I cilindri sono numerati dal primo al terzo partendo da sinistra verso destra secondo la foto)

| - Supporto plastica pistone (questo pezzo di plastica si incastra nella parete interna di ogni cilindro così da non far ruotare attorno all’asse verticale il pistone e così da mettere il pistone in asse con i relativi buchi sul corpo principale; inoltre quando si preme un tasto, dato che la molla dei pistoni appoggia su di esso e sul perno della molla, fa sì che la molla si comprima dato che alloggiando sullo scavo per lui appositamente creato rimane fermo mentre il resto del pistone scorre, così da permettere poi un facile ritorno della molla…)

| - Perno della molla (oltre a fare da perno per la molla del pistone, su di esso si avvita il tasto di madreperla)

| - Gommino sotto (questo gommino serve a smorzare il ritorno del pistone sulla chiusura superiore)

| - Chiusura superiore completa –

| - Chiusura superiore

| - Gommino chiusura superiore

| - Tasto completo –

| - Tasto madreperla 3 (il 3 è semplicemente dovuto al numero del modello scelto tra i 3 inizialmente sviluppati…)

| - Disco di madreperla

| - Pistone 2 completo –

| - Tappo fondo

| - Pistone 2

| - Supporto plastica pistone

| - Perno della molla

| - Gommino sotto

| - Chiusura superiore completa –

| - Chiusura superiore

| - Gommino chiusura superiore

| - Tasto completo –

| - Tasto madreperla 3

| - Disco di madreperla

| - Pistone 3 completo –

| - Tappo fondo

| - Pistone 3

| - Supporto plastica pistone

| - Perno della molla

| - Gommino sotto

| - Chiusura superiore completa –

| - Chiusura superiore

| - Gommino chiusura superiore

| - Tasto completo –

| - Tasto madreperla 3

| - Disco di madreperla

Strategia di Modellazione

Come si può vedere dal grafo alberato nel paragrafo precedente, i pezzi di cui è composta la tromba sono molti. Fortunatamente però la maggior parte dei pezzi dei pistoni (a parte il pistone stesso) si ripetevano nei tre pistoni e ciò ci ha alleggerito di un po’ di lavoro.

La logica di assemblaggio di questi pezzi riprende il discorso fatto nell’introduzione del paragrafo precedente, ovvero dalla possibilità di poter raggruppare i pezzi in quattro grandi famiglie e poi di considerare all’interno di ognuna le varie entità fino a giungere poi ai singoli pezzi oppure a pezzi che non sono fisicamente smontabili ma che visivamente è possibile scomporre in più pezzi (vedi leva per lo sfiato e gommino…). Inoltre il fatto di aver creato dei sottoassiemi ha permesso poi di lavorare con files di assiemi successivi più leggeri e più semplici da realizzare piuttosto che lavorare con un solo assieme finale con tantissimi pezzi di cui tener conto.

Ogni pezzo ha avuto bisogno della sua attenzione e di un lavoro ben specifico sin nei minimi particolari finalizzato alla realizzazione del prodotto e ad ottenere il miglior risultato possibile.

Le funzioni maggiormente utilizzate sono state quelle di protusione, scavo e di smusso/raccordo, queste ultime molto efficaci nel rendere gli angoli più arrotondati e per rendere l’oggetto sia più vicino alla realtà ma anche più gradevole alla vista.

Ad esempio il pezzo iniziale è il bocchino (visibile in Figura 2): inizialmente abbiamo realizzato un profilo che descrivesse sia la linea esterna che quella interna, quindi abbiamo effettuato una protusione di rivoluzione.

La parte centrale della tromba comprende i tre pistoni inseriti negli appositi cilindri. I pistoni (il pistone 1 è visibile in Figura 2) hanno fori ad angolature ed altezze diverse per permettere alle onde sonore di passare da una pompa all’altra ed emettere di conseguenza il relativo suono. Questi fori sono stati fatti con il comando scavo di loft. Internamente lo stesso cilindro, a parte per quanto riguarda i collegamenti tra i fori, è cavo: ciò è stato possibile grazie all’utilizzo del comando di spessoramento e di superfici di offset.

Il perno della molla, la chiusura superiore del cilindro e quella inferiore ed il tasto di madreperla sono stati realizzati tramite protusioni, e scavi (a partire da schizzi) e successivamente campiture che hanno permesso di realizzare facilmente le dentellature laterali. Figura 2 – Bocchino e pistone 1

Per poter realizzare la dentellatura di questi pezzi abbiamo creato uno schizzo triangolare all’altezza del bordo superiore della protusione cilindrica interessata alla dentellatura. Dopodiché è stato fatto lo stesso schizzo sulla parte inferiore (lo schizzo è stato proiettato per quanto riguarda il perno della molla e la chiusura superiore del cilindro, ma è stato rifatto sfalsato sia del tasto di madreperla che della chiusura inferiore del cilindro dato che per questi pezzi la dentellatura doveva essere obliqua…) e sono stati collegati quindi i due schizzi così da avere un percorso per lo scavo di scorrimento. Dopo aver fatto lo scavo lungo la linea guida, abbiamo fatto la campitura che ci ha consentito di ripetere la stessa operazione svolta per un solo dentino.

I gommini e il disco di madreperla (i pezzi più facili da realizzare) sono stati invece modellati solo tramite protusioni e scavi a partire da semplici circonferenze.

Dai cilindri del corpo principale, all’altezza dei fori che conducono alle pompe si diramano i vari pezzetti di tubo (sempre color oro; infatti sono stati modellati col corpo principale stesso) che fanno da “intermediari” tra i cilindri e i pezzi di collegamento veri e propri (quelli che sono in argento). La particolarità sta nel fatto che questi “intermediari” “escono” dai cilindri con una certa angolatura e quindi abbiamo prima costruito un piano angolato, poi creata una sezione alla giusta altezza, un altro piano parallelo al piano di riferimento terra alla giusta altezza, lo schizzo del percorso su quest’ultimo piano ed infine la protusione di scorrimento e lo scavo di scorrimento.

Tutti i pezzi di collegamento e le pompe sono stati realizzati con protusioni di scorrimento, scavi di scorrimento e smussi. Alcuni di essi hanno parti aggiuntive come ad esempio il poggia-pollice sulla pompa 4, il reggi-lira sulla pompa 2 e le leve per lo sfiato sulle pompe 1 e 2. Queste ultime hanno una forma molto particolare che ha reso molto difficile la realizzazione, specie per quanto riguarda i raccordi sugli spigoli (per i quali qui abbiamo dovuto utilizzare un raccordo a raggio variabile).

Il poggia-mignolo è stato realizzato con le stesse modalità: schizzo, percorso e quindi protusione di scorrimento e raccordo a raggio variabile; questa volta però data la forma particolare e non regolare come per il poggia-pollice, abbiamo dovuto usare una protusione di scorrimento a più sezioni: anche se non abbiamo utilizzato una protusione di loft (che sarebbe stata più complessa da realizzare, dovendo dare almeno due percorsi in input dove far scorrere la sezione) il risultato ottenuto è stato più che soddisfacente.

Per quanto riguarda i ponti tra i pezzi di collegamento, sono stati realizzati tramite protusioni di rivoluzione di schizzi sull’asse di collegamento tra i pezzi (data la loro forma rotondeggiante). Le basi di questi e di tutte le altre parti aggiuntive che ne avessero, sono state realizzate con la seguente procedura: per prima cosa veniva creato un piano tangente o parallelo al pezzo dove doveva poggiare la base, quindi una volta creato lo schizzo su quel piano lo stesso veniva proiettato sulla superficie dove si doveva creare la base ed infine si faceva una protusione normale (allo stesso modo ma inversamente tramite scavi normali, sono stati creati scritte del modello, numero di serie, logo e numeri dei pistoni e cilindri).

Invece i ponti di collegamento tra il tubo della campana e il tubo piccolo di collegamento tra il bocchino e la pompa 1 sono stati realizzati creando un percorso particolare che giace su ben tre piani (piano iniziale parallelo a terra, intermedio obliquo (proprio dove scorre il ponte) e finale anch’esso parallelo a terra) e realizzando varie sezioni di diversa forma e dimensione lungo lo stesso. Anche qui di conseguenza sono state utilizzate protusioni di scorrimento sia a sezione singola che multisezione.

Infine, ma non per importanza, vi è il pezzo più impegnativo da realizzare: la campana.

La campana e il tubo di collegamento ad essa legato sono pezzi che sono stati lavorati come se fossero un unico oggetto assieme al corpo principale. Questa scelta si è rivelata un po’ obbligata dal fatto che anche nella realtà questi pezzi sono saldati al corpo principale. Questo oggetto è però caratterizzato da diametri assai differenti e pian piano che ci si avvicina alla parte finale i diametri aumentano proprio per dar vita alla campana. Fintanto che le circonferenze rimanevano pressoché lineari abbiamo optato per uno schizzo che riproducesse il percorso, realizzando il tubo tramite una protusione di scorrimento multisezione; poi visto il cambiamento inizialmente graduale e poi molto repentino del diametro, per realizzare la parte finale abbiamo dovuto utilizzare la protusione di loft abbinata allo scavo di loft, che ci ha permesso di rimanere il più possibile fedeli al modello originale.

Per poter creare i due percorsi (poi riflessi col comando copia speculare) siamo ricorsi ad una funzione particolare detta curva per punti chiave: abbiamo realizzato la curva dando come punti chiave gli estremi dei raggi delle circonferenze attraverso cui doveva passare la campana e poi abbiamo potuto aggiustare i diametri delle circonferenze fino ad ottenere un percorso il più possibile graduale. Ciò era plausibile dato che eravamo più che certi che le misure dei diametri da noi rilevate non erano certamente perfette.

Soltanto il “ricciolo” finale della campana è stato realizzato tramite la protusione di rivoluzione di un profilo creato ad hoc.

Altri comandi usati in alcune parti del progetto sono i vari fori (filettati e non) e filettature per i pezzi che ne necessitavano, copia speculare di feature e curva d’intersezione.

Ovviamente il tutto è stato opportunamente smussato o raccordato ove necessario.

Figura 3 – Vista wireframe in prospettiva della tromba

Figura 4 – Vista wireframe laterale della tromba

Una volta realizzati tutti i pezzi, abbiamo cominciato ad assemblarli. Sembrava un compito abbastanza semplice e sbrigativo e invece abbiamo incontrato varie difficoltà che verranno espresse in seguito. In generale sono stati impostati vincoli di allineamento assiale e accoppiamento data la natura alquanto “rotonda” della maggior parte dei pezzi, ma in alcuni casi si sono rivelati utili anche comandi di allineamento planare, inserimento, collegamento e tangenza tra pezzi, in modo tale che tutto coincidesse. In alcuni casi, ove non era possibile impostare delle relazioni precise, si è ricorsi al posizionamento a mano (vedi difficoltà incontrate). Fortunatamente alla fine ci siamo resi conto che tutte le misure che avevamo preso erano pressoché perfette (tanto che i fori dei pistoni e i pezzi di collegamento vanno praticamente a coincidere). Questo vuol dire che tutto il tempo perso a prendere le misure con il calibro, anche per quelle più impossibili, non è stato vano.

Il lavoro sul programma “SolidEdge” si è concluso con la realizzazione delle tavole. Abbiamo scelto il pezzo da analizzare, il perno della molla, e poi sono state create le viste necessarie per la corretta comprensione della struttura del pezzo, compresa una sezione e due dettagli. La seconda tavola contiene l’assieme tromba con la pallinatura e la distinta componenti. La terza ed ultima contiene invece la vista esplosa della tromba: in questa occasione abbiamo dovuto riorganizzare un po’ i pezzi rispetto all’esplosione automatica generata dal programma per permettere una vista migliore dell’ordine di montaggio dei pezzi e dove essi vanno esattamente montati.

Figura 5 – La tromba completa e materializzata

Aspetti di Variabilità Geometrica

Il modello non presenta alcun aspetto di variabilità geometrica essendo un sostanzialmente un oggetto che non deve cambiare le sue dimensioni: d’altra parte se una tromba fosse più piccola o più grande non sarebbe più tale! Quindi non sono stati impostati parametri, link a tabelle di misure in fogli excel né è stato necessario obbligatoriamente utilizzare l’associatività tra le parti, anche se forse si sarebbe potuta usare per legare tra loro pompe e pezzi di collegamento (diametri e distanze dagli assi di simmetria…), al fine di ottenere misure esatte e coincidenti in fase di assemblaggio.

Difficoltà Incontrate

Nella realizzazione di tutto il progetto abbiamo incontrato parecchie difficoltà.

In primo luogo la “sofferenza” nel prendere le misure con il calibro cercando di essere precisi al decimo di millimetro (probabilmente un micrometro anziché un calibro in alcuni casi sarebbe stato molto utile) in previsione del successivo assemblaggio, dovuta anche alla forma alquanto strana di tutti i pezzi: infatti le forme “rotondeggianti” del tutto rendevano molto instabili la maggior parte delle misure e i problemi di questa instabilità si sono poi visti successivamente soprattutto al momento di realizzazione della campana quando abbiamo dovuto stravolgere (fortunatamente comunque non troppo) le misure effettuate. Certamente realizzare un oggetto ex-novo o da un progetto già fornito di misure precise sarebbe stato molto più semplice.

In secondo luogo la nostra difficoltà nel maneggiare il programma perché era la prima volta che prendevamo confidenza con qualcosa del genere, considerato anche il fatto della nostra “ruggine” in materia di disegno tecnico (che per me, Bergamini Dario, risale ai tempi delle scuole medie…).

Da non dimenticare è anche il fatto che il programma ha una precisione al centesimo e a volte non è sufficiente (ad esempio quando si deve dividere una misura per due ed essa ha il centesimo dispari…). Questo ha comportato poi dei problemi per l’assemblaggio: infatti a volte si è dovuto ricorrere al posizionamento a mano con la zoomata video del programma al massimo in modo tale che tutto coincidesse, oppure si è dovuto accettare delle minime interferenze tra pezzi (come ad esempio per il posizionamento di alcuni pezzi di collegamento).

I pezzi più complicati e impegnativi ci hanno portato via del tempo soprattutto per capire come poter innanzitutto realizzare certe feature e poi su come realizzare i profili strani e non così semplici delle stesse: molto difficile da realizzare è stato ad esempio il supporto per le leve dello sfiato di entrambe le pompe 1 e 2, oppure la dentellatura obliqua che inizialmente non avevamo idea di come riuscire ad ottenere.

E poi ogni volta che realizzando una feature il programma ci dava errore perché c’era qualcosa che non andava: un esempio di ciò è il problema che segue.

La tromba scelta da noi è una “Blessing - USA” e questo l’abbiamo voluto marchiare sul disegno proprio come è nella realtà. Ci sono stati dei problemi in quanto il programma continuava a ripetere che non era possibile, dopo aver realizzato lo schizzo e avendolo proiettato sul corpo, realizzare lo scavo normale: ciò che continuava a ripetere era che “l’insieme di curve selezionato contiene una curva che non giace sulla faccia della parte. Selezionare le curve che giacciono sulla faccia della parte” (vedi file Corpo_principale_2.par): ma come è possibile se abbiamo proiettato la curva sul solido!?! Dovrà essere per forza giacente sulla parte! Noi non siamo stati in grado di spiegarci questo errore ma siamo riusciti a trovare una via alternativa.

Alla fine ci siamo rassegnati e abbiamo dovuto trascurare parte dello schizzo del logo e parte l’abbiamo dovuto realizzare con schizzi su piani obliqui (vedi lettera “e” ed “A”) e scavi verticali che non sono il massimo del realismo. Tuttavia essendo lo scavo veramente piccolo in profondità, dalla vista globale della tromba ciò non si nota affatto.

Un peccato secondo noi è che il programma non faccia vedere esattamente come sarebbero le filettature e gli scavi filettati così che un progettista possa rendersi conto anche visivamente se sono esatti o meno: riguardo ciò noi abbiamo seri dubbi che le filettature e gli scavi filettati da noi creati siano simili a quelli reali.

Applicazioni Complementari

Infine abbiamo ultimato il lavoro utilizzando un altro programma 3ds max 6. Volevamo rendere più realistico tutto ciò che era stato fatto e dare un tocco in più al progetto e quindi abbiamo deciso di renderizzare il risultato ottenuto tramite un programma apposito e non col modulo di rendering Virtual Studio presente in SolidEdge: inizialmente anche qui ci siamo trovai un po’spaesati ma poi il tutto si è rivelato più facile del previsto.

Inizialmente abbiamo provveduto ad importare il file .asm complessivo della tromba in 3ds max 6: dato che il formato non è direttamente supportato dal programma abbiamo dovuto utilizzare un apposito plugin chiamato Okino Polytrans, che è anche un programma a sé stante. Abbiamo aperto il file .asm e l’abbiamo salvato in un nuovo formato, .bdf, tipico di Polytrans. Grazie al plugin per 3ds max abbiamo potuto aprire il .bdf dentro 3ds.

L’oggetto è stato importato senza alcun problema e a nostro avviso senza nessuna perdita di dato così risaltante (sembra che solo alcuni bordi siano stati poligonalizzati leggermente, ma forse è solo una nostra impressione).

Quindi abbiamo realizzato l’ambiente circostante (pavimento, specchi, listelli di legno, sfera per il cielo) e i materiali da assegnare a ciascun oggetto.

Il tocco finale, che è sempre il più difficile nel rendering, è stato quello di dover impostare una corretta illuminazione alla scena e questo è stato ciò che ci ha portato via la maggior parte del tempo…alla fine però abbiamo trovato una giusta combinazione ed ecco il risultato: buona visione!

Photogallery

Nelle immagini seguenti sono messe a confronto le foto reali della tromba (effettuate per quanto possibile in angolazioni simili a quelle delle immagini renderizzate) ed alcuni shot del modello da noi realizzato, così da poter effettuare un confronto visivo: certo l’ambiente non è lo stesso (altrimenti avremmo impiegato altri 3 mesi di lavoro per realizzare l’ambiente in 3ds max!) ma si può vedere sicuramente la verosimiglianza del modello virtuale con il modello reale.