Lo styling dei televisori

Ing. Luca NICOTRA
Responsabile applicazioni CAD/CAM/CAE
INFORDATA S.p.A. Roma

Articolo pubblicato in "Progettare" n° 195 novembre 1996, Gruppo editoriale Jackson, Milano

L’ideazione e produzione di design innovativo nei televisori richiede ormai l’uso di un CAD 3D evoluto, in grado sia di assistere con la necessaria flessibilità lo stilista nella fase creativa di forme nuove, sia di fornire al disegnatore-progettista strumenti rigorosi e veloci per lo  sviluppo dettagliato del progetto, consentendogli, fra l’altro, il controllo di qualità delle superfici ed il controllo  della lavorabilità degli stampi fin dalle prime fasi della progettazione.

Un ulteriore riconoscimento delle eccellenti capacità di shape design offerte dal sistema CAD/CAM/CAE “CATIA” è arrivato recentemente dalle Industrie FORMENTI Italia S.p.A. di Lissone (MI), che per l’ideazione e produzione del design dei suoi televisori ha scelto il sistema sviluppato dalla Dassault Systemes di Parigi e commercializzato ed assistito dalla IBM Semea.

 

La progettazione del televisore.

Dal punto di vista della progettazione architettonico-meccanica, il televisore presenta un duplice aspetto: la progettazione degli spazi interni, occupati dai componenti allocati tutti sul telaio, e  la progettazione del contenitore. Questo è costituito da due parti distinte: il mobile (fig. 6), che è la parte anteriore, con funzione sia di  cornice al cinescopio sia di struttura portante di quest’ultimo, e lo schienale (fig. 8) che costituisce la parte posteriore di chiusura del mobile.

Per quanto riguarda la disposizione della componentistica interna, ormai tutta elettronica ed integrata, essa è vincolata dal progetto elettronico e non presenta particolari problemi di packaging. Quindi la quasi totalità dell’attenzione del progettista meccanico è rivolta  al mobile ed allo schienale.

Il leit motiv della progettazione di tali parti è lo stile sposato alla funzionalità. Il problema fondamentale è quello di inventare e riuscire a  realizzare forme geometriche complesse che traducano l’idea del designer, nonchè di contenere i costi di produzione degli stampi riducendo gli spessori del mobile e dello schienale, pur conservando la necessaria resistenza meccanica.

 
ll successo è in onda

La FORMENTI S.p.A. realizza un fatturato annuo di circa 200 miliardi di lire con  586 dipendenti  e consta di una direzione amministrativa, situata a Lissone (MI),  e di due stabilimenti di produzione: a Concorezzo (MI) per i monitor di computer e a Sessa Aurunca (CE) per i televisori.

La storia della FORMENTI  inizia nel 1947, con la produzione da parte del suo fondatore , Carlo Formenti, di radio con marchio proprio e per conto terzi. Il 1953 segna il nuovo indirizzo dell’attività produttiva della neonata industria: dalle radio si passa ai televisori in bianco e nero. Sono sufficienti pochi anni per fare apprezzare all’estero il design dei televisori FORMENTI, di gusto tipicamente italiano: nel ‘56 infatti vengono definiti inportanti accordi commerciali di esportazione verso i paesi nordeuropei. Siamo ormai alla vigilia del “boom economico” degli anni ‘60, che vedono gli elettrodomestici fra i protagonisti principali della nuova economia nazionale, ed il “piccolo schermo” è sicuramente l’oggetto più ambito dagli italiani.

In questo periodo gli accordi di cooperazione tecnica, scientifica e commerciale sono non solo di moda, ma una necessità per il consolidamento della nuova economia nazionale. E’ in tale ottica che Carlo Formenti nel 1961 prende contatto con la tecnologia d’oltreoceano, rivolgendosi ad uno dei leader mondiali del settore: la statunitense “Admiral”.  Formenti rileva l’ “Admiral Italiana” in blocco: lo  stabilimento di Concorezzo,  personale ed organizzazione commerciale compresi, affermandosi così nel settore come una delle aziende leader a livello nazionale.

Alcuni primati suggellano negli anni ‘70  il successo della FORMENTI, che è la prima industria a commercializzare in Italia il televisore con telecomando senza fili ed il televisore portatile interamente transistorizzato.

 In questi anni un importante appuntamento si prepara per la compagnia: l’avvento del televisore a colori, che spinge Carlo Formenti a costruire lo stabilimento di Sessa Aurunca, in provincia di Caserta, dedicato a far fronte a questa nuova opportunità di mercato.

Seguendo l’iniziale impostazione, si prosegue a produrre sia con il prestigioso marchio proprio, White-Westinghouse, sia per conto terzi con marchi altrettanto famosi, come per esempio Schaub Lorenz, Du Mont e Phoenix.

Nell’89 viene realizzato un primo ampliamento dello stabilimento di Sessa Aurunca, con l’ ammodernamento ed automazione delle linee di produzione, in modo da portare la produzione agli  attuali livelli di 2400 televisori al giorno, con 450 addetti. Un ulteriore ampliamento dello stabilimento campano è  tuttora in corso con lo scopo di automatizzare ed integrare la fase di imballaggio con il resto del ciclo produttivo.

 

 

Limiti nella progettazione dei televisori con un sistema CAD 2D.

Fino ad oggi i progettisti della FORMENTI hanno utilizzato un sistema CAD bidimensionale che mal si prestava sia ad ottimizzare la progettazione, sia ad incoraggiare l’ideazione e la realizzazione di forme più complesse ed ardite. Inoltre esisteva la difficoltà, da parte del designer, di comunicare in maniera semplice ed efficace la sua idea ai non addetti ai lavori o di dimostrare, prima ancora di realizzare il prototipo fisico, la realizzabilità di certe soluzioni stilistiche e meccaniche. Queste le principali motivazioni che hanno spinto la Direzione Aziendale, già da più di un anno,  a valutare potenzialità e performance dei migliori CAD 3D di fascia alta oggi disponibili sul mercato, compreso il sistema 3D della stessa casa sviluppatrice del CAD 2D già utilizzato in ditta.

Alla fine,   è stato per noi agenti specialisti CAD IBM di grande soddisfazione vedere coronati i nostri sforzi con la preferenza entusiasta verso il sistema CATIA da parte di  tutti i progettisti, del responsabile del reparto di progettazione Sig. D. Forte e del  direttore tecnico Ing. E. Testa.

Le capacità di modellazione ibrida di CATIA, con la completa integrazione fra modellazione solida e per superfici, la duplice presenza di un modellatore variazionale e di un modellatore parametrico, assieme alla variegata possibilità di creazione e manipolazione di di superfici comunque complesse sono stati i principali punti di forza che hanno fatto ritenere al direttore dello stabilimento di Sessa Aurunca, dott. B. Cardillo, prezioso ed irrinunciabile l’utilizzo di CATIA Solutions V4 per lo sviluppo dei televisori e monitor  del futuro.

 

Strategie produttive.

La progettazione meccanica dei televisori FORMENTI si sviluppa  su tre capisaldi fortemente collegati l’uno all’altro:

· innovazione stilistica

· differenziazione dei modelli

· modularità degli stampi.

 

Innovazione stilistica e strumenti di shape design di CATIA.

L’ innovazione stilistica è condizionata da una parte dal gusto dell’ utenza e dall’altra da fattori tecnici, quali l’ingombro del cinescopio e della centina-supporto del  telaio. Quest’ ultima è la struttura meccanica interna sulla quale è inserito il “telaio” (fig. 5), cioè la scheda madre del televisore con tutti i componenti elettronici. Il design del televisore può essere liberamente   inventato, ma assume come dati progettuali proprio la forma e l’ingombro del cinescopio e del telaio, che variano a seconda di alcune caratteristiche tecniche fondamentali.

Le principali sono lo “screen ratio” (4/3 o 16/9), cioè il rapporto fra le dimensioni orizzontale e verticale dello schermo, e la grandezza dello schermo, misurata diagonalmente ed espressa in pollici. I televisori finora in commercio sono quasi tutti con screen ratio  4/3, mentre i nuovi formati 16/9 sono quelli del futuro concepiti per l’alta definizione, e sono per il piccolo schermo i corrispondenti del cinemascope del grande schermo.

Altra caratteristica tecnica in grado di condizionare il design dei televisori è quella che li classifica in full, flat e super flat a seconda della maggiore o minore  curvatura dello schermo. Infatti un  importante vincolo nella disegnazione della cornice del mobile è la superficie del cinescopio, che segue una precisa equazione matematica. CATIA è in grado di creare in maniera precisa tale superficie in base alla sua equazione, costruendola per punti. Tale equazione è del tipo:

Z =  EAi  10 Ji X Ni Y Mi

con somma rispetto all’indice i in corrispondenza del quale sono tabulati i valori di A, J, N, M. Questi variano a seconda del tipo di cinescopio (full,  flat e  super flat).

La posizione degli altoparlanti, specialmente nei modelli stereo, è un ulteriore elemento che può differenziare il design dei televisori e contemporaneamente incoraggiare nuove soluzioni estetiche. Quando non sono collocati sul frontale del televisore, il loro alloggiamento può presentare soluzioni architettonico-stilistiche non banali, caratterizzate da superfici curve complesse che si devono opportunamente raccordare con il resto del mobile.

CATIA con la sua completa gamma di schemi di rappresentazione di superfici lascia al designer la più ampia libertà di espressione stilistica, fornendogli allo stesso tempo tutti gli strumenti per controllare e verificare la qualità delle superfici create, attraverso l’imposizione di particolari condizioni di tangenza e curvatura e tramite   analisi specifiche di smoothing, ovvero di buona filanza della superficie. I metodi a disposizione sono sostanzialmente tre:

1.    lo shading

2.    le sezioni

3.    le curve di riflessione.

Il primo metodo è il più grossolano, ma anche il più semplice e rapido da utilizzare per una prima verifica: alla superficie da esaminare si applica uno shading con sorgenti di luce quanto più possibile tangenti, in maniera da evidenziare i difetti grossolani di lisciatura.

Una indagine più accurata dello smoothing della superficie consiste invece nel sezionare quest’ultima con un fascio di piani paralleli e plottare le curve sezione così ottenute in scala maggiorata, tale da evidenziare eventuali difetti di lisciatura. Si tratta quindi ancora una volta di un esame visivo che richiede molta perizia da parte dell’utente, non soltanto perchè questi deve avere ”occhio” nel rilevare discontinuità in tangenza o in curvatura delle curve sezione, ma anche perchè deve saper proporre le modifiche opportune da effettuare sulla superficie per eliminare i difetti rilevati.

Il terzo metodo è il più sofisticato e consiste nella ceazione tramite CATIA delle cosiddette curve di riflessione. Queste sono definite come luoghi di punti della superficie legati da precise relazioni matematiche alla luce riflessa. Il loro andamento è quindi un indicatore oggettivo della buona o cattiva “filanza” della superficie.

Le capacità di shape design di CATIA  poggiano su una solida base matematica di rappresentazione di curve e superfici, che deriva dall’ambiente dell’automotive (Renault) e dell’aerospace (Dassault Avion) in cui è nato CATIA negli anni ‘60. CATIA consente la modellazione di curve e superfici polinomiali a poli secondo la ben nota rappresentazione di Bezier, con possibilità di rappresentazione anche di tipo NURBS (Non Uniform Rational B-Spline). La rappresentazione a poli consente di deformare curve e superfici  in maniera molto semplice e controllata,  spostando opportunamente i poli, che fungono da attrattori sulla curva o sulla superficie. Diagrammi di curvatura e tangenza di vario tipo, aggiornabili in tempo reale, consentono il  monitoraggio della deformazione delle curve o superfici

Le superfici evolutive di CATIA sono senz’altro lo strumento più versatile e duttile per le esigenze stilistiche. Tali superfici possono essere pensate come generate dal movimento ideale di un profilo piano, aperto o chiuso, lungo una traiettoria nello spazio, definita da una curva  detta “spine”. Lungo tale percorso il profilo generatore può variare di forma e dimensioni, secondo leggi facilmente imponibili da parte dell’operatore. Si comprende già da questa definizione quanto ampio sia il dominio di rappresentazione di forme reali complesse da parte  delle superfici evolutive. La loro creazione prevede una moltitudine di opzioni ed alternative che sono facilmente selezionabili in base a varie combinazioni di parametri che  il sistema stesso propone mano a mano che   il progettista effettua le sue scelte.  Tali opzioni si riferiscono  agli svariati modi (circa un centinaio) che CATIA mette a disposizione per guidare il profilo generatore lungo il suo percorso ideale nello spazio e controllarne le variazioni di forma e dimensione.

Le numerose possibilità di modifica delle superfici evolutive danno poi ampio respiro al designer in fase di “aggiustamenti” delle superfici create. Basta cambiare una dimensione della spine parametrizzata o un qualunque parametro che definisce la legge di variazione della  forma e delle dimensioni del profilo , per ottenere importanti modifiche  sulla superficie.

Di particolare aiuto si sono dimostrate alla FORMENTI, nella modellazione del raccordo della cornice con lo schienale del televisore, le superfici evolutive create a partire da un segmento. Tali rigate hanno consentito di ottenere superfici  con angolo di sformo variabile, partendo dai boundaries  di esse imposti da specifiche condizioni legate alla geometria dello schermo.

 

Differenziazione dei modelli

La differenziazione dei modelli è una prerogativa irrinunciabile nella produzione dei televisori FORMENTI, se non altro per il fatto che tale produzione è orientata in massima parte a  terze parti.

L’ottimizzazione della progettazione richiede di sviluppare il più possibile la modularità a livello di styling, in modo da evitare di progettare ex novo ciascun modello di televisore. Ciò richiede la suddivisione ideale del mobile in più parti, che devono essere progettate in maniera da risultare combinabili in vario modo fra loro e con lo schienale, così da dar luogo a numerosi modelli differenti. Per tale tecnica è sicuramente prezioso l’utilizzo di un sistema come CATIA, che consente agevolmente la progettazione multi-modello e il ”collage” delle parti modellate individualmente in un unico”mosaico” tramite le sue sviluppate capacità di overlay.

 

Modularità degli stampi.

Ultimo, ma non meno importante, fattore in grado di condizionare la progettazione dei televisori FORMENTI è la realizzazione degli stampi. Infatti la modularità nello stile ha un corrispettivo negli stampi. Realizzare per ogni modello uno stampo unico sarebbe troppo dispendioso. Pertanto anche gli stampi sono costituiti da tasselli interscambiabili che riflettono la medesima modularità del progetto stilistico.

Le possibilità di analisi pre-cut offerte dalla funzione Ncstudy del pacchetto CAM di  CATIA consentono di verificare la lavorabilità degli stampi con le varie famiglie di utensili disponibili in ditta, prima ancora di effettuare la programmazione a controllo numerico.  Invece le analisi CATIA  di post-cut  possono infine evidenziare le zone non lavorate. Queste ed altre capacità dei moduli CAM di CATIA hanno già ben impressionato i responsabili dell’attrezzeria della FORMENTI,  che estenderanno quanto prima all’officina l’utilizzo di CATIA, accrescendo in tal modo i benefits derivanti dall’introduzione in ditta del  sitema CAD della IBM, con la fruizione della completa  integrazione fra l’area di progettazione e quella di produzione.