Un approccio attento e completo all’insegnamento della simulazione nell’ingegneria universitaria
Scopri come l’Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) offre agli studenti di ingegneria l’opportunità di imparare ad utilizzare la simulazione Ansys. Nelle università di tutto il mondo, gli studenti stanno scoprendo il potere della simulazione e padroneggiando le sue applicazioni per affrontare diverse sfide in vari settori. L’apprendimento basato sulla simulazione avvicina la realtà all’aula, trasformando il panorama educativo e aumentando l’entusiasmo degli studenti per scenari del mondo reale. Le università stanno espandendo i loro programmi di ingegneria per stare al passo con il mondo in continua evoluzione dell’ingegneria moderna. La formazione dei futuri ingegneri nella simulazione è sempre più riconosciuta come una componente vitale dello sviluppo professionale.
L’IMT eleva l’istruzione ingegneristica
L’Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) è un’istituzione privata e senza scopo di lucro a São Paulo, Brasile, che offre agli studenti di ingegneria l’opportunità di imparare ad utilizzare la simulazione durante tutto il loro programma di studi. L’IMT offre agli studenti opportunità educative all’avanguardia in gestione aziendale, design e ingegneria da oltre 60 anni. Il suo dipartimento di ingegneria offre nove programmi diversi, che spaziano dall’ingegneria alimentare all’ingegneria meccanica. Gli studenti acquisiscono molta esperienza nell’uso degli strumenti di simulazione Ansys, grazie al supporto del Programma Accademico Ansys e dell’Apex Channel Partner di Ansys, ESSS.
Fig.1: Studente che lavora a una simulazione nel software Ansys Fluent durante la lezione.
La simulazione incontra l’aula
I programmi di ingegneria dell’IMT durano cinque anni e offrono molte opportunità per corsi e discipline extracurricolari. Con il pacchetto di soluzioni multi-fisica di Ansys Academic per l’intero campus, l’università ha un accesso completo agli strumenti di simulazione Ansys, consentendo l’integrazione della simulazione in tutto il suo curriculum di ingegneria. Nel loro secondo anno, gli studenti hanno la loro prima esperienza con la simulazione Ansys, iniziando con il software didattico Ansys Granta EduPack™ per l’educazione sui materiali. Durante il programma, gli studenti aggiungono alle loro competenze di simulazione con l’esposizione agli strumenti Ansys incorporati in ogni percorso di ingegneria. Accumulano anni di esperienza con software come Ansys Fluent®, Ansys CFX®, Granta EduPack e Ansys Mechanical™, ancor prima di entrare nel mondo del lavoro. Hanno l’opportunità di simulare sfide che vanno dall’aerodinamica di aerei e auto da corsa alla valutazione del rischio di aneurismi cerebrali. La richiesta di simulazione è così alta che l’IMT ha iniziato a offrirla come “progetto speciale e attività” già al primo anno, oltre a una materia opzionale per gli studenti senior, con un focus su applicazioni più ampie della simulazione nell’ingegneria meccanica.
Apprendimento attraverso la simulazione numerica
I corsi come quello di ingegneria meccanica sono strutturati per consentire agli studenti di studiare fenomeni del mondo reale centrali per le applicazioni industriali. Gli studenti diventano esperti in simulazione numerica, in particolare nei corsi di ingegneria meccanica, chimica, civile ed elettrica/elettronica. Il programma di ingegneria meccanica, ad esempio, include fasi che portano gli studenti dalla modellazione di problemi di progettazione assistita da computer (CAD) alla creazione della geometria, alla generazione della mesh, all’impostazione, alla soluzione e al post-processing. Gli studenti completano anche ulteriori fasi di verifica e validazione quando conducono analisi numeriche. “Iniziamo a insegnare la simulazione numerica nel terzo anno (…) e con il passare degli anni, aumentiamo il livello di difficoltà in modo che possano studiare problemi più complessi”, dice il professore associato e coordinatore del corso, il Dr. João de Sá Brasil Lima. 
Fig.2: Dimostrazione del flusso d’aria intorno a un cilindro circolare in una galleria del vento
Educazione ingegneristica a 360°
Grazie ad un ‘”approccio a 360°” del dipartimento di ingegneria dell’IMT, gli studenti riescono a comprendere meglio i fenomeni fisici attraverso la modellazione pratica. Studiano un problema teorico usando la simulazione numerica sia in aula che in laboratorio, dove possono vedere il problema in tempo reale e analizzare i suoi aspetti sperimentali, numerici e analitici. “Non stiamo solo dando allo studente un’esperienza media con la simulazione”, spiega il Dr. Joseph Youssif Saab Jr., professore di energia e fluidi all’IMT. “Crediamo che stimoli davvero la comprensione dei concetti, che si possono usare per la simulazione e poi convalidare con test sperimentali. Ci stiamo assicurando che gli studenti possano comprendere a fondo i concetti coinvolti.” 
Fig. 3: Una simulazione numerica del flusso intorno a un cilindro circolare eseguita con il software Ansys Fluent®.
La simulazione accende l’entusiasmo degli studenti
Senza dubbio, gli studenti a tutti i livelli del programma apprezzano molto il focus sulla simulazione. “A loro piace davvero usare gli strumenti durante le lezioni. Diventano più entusiasti di studiare [fenomeni] che prima venivano insegnati solo alla lavagna”, dice Lima. Condivide che imparare a usare gli strumenti Ansys cattura l’attenzione degli studenti e facilita la comprensione delle loro funzionalità. Questo li prepara ad applicare gli strumenti appropriati nel mondo del lavoro, e sempre più studenti hanno questa esperienza prima ancora di laurearsi.
Team di studenti
Oltre alle lezioni pluripremiate, gli studenti dell’IMT hanno anche opportunità pratiche in team studenteschi. Un’opportunità ben nota nel campus è il team MAUÁ Racing Formula SAE. La Formula SAE è una competizione di ingegneria internazionale che si tiene in Michigan, organizzata dalla SAE International, in cui gli studenti universitari progettano, costruiscono e gareggiano con piccole auto da corsa in stile formula. Nel 2024, il team dell’IMT ha conquistato il primo posto nel concorso di Design Ingegneristico.
Portare l’apprendimento oltre l’aula
All’IMT, non è raro che il 95% o più dei laureati in ingegneria termini il corso già con un’offerta di lavoro. I professori Lima e Saab attribuiscono questo successo all’insegnamento multidisciplinare della simulazione — in particolare la simulazione numerica. Aziende che prima investivano molto tempo nella formazione in CAE (Computer-Aided Engineering) ora assumono laureati già pronti ad applicare questi strumenti. L’IMT mira ad aumentare l’occupabilità dei suoi laureati insegnando loro le competenze di cui hanno bisogno per essere subito operativi come nuovi dipendenti in qualsiasi campo dell’ingegneria. “Abbiamo introdotto strumenti Ansys per la risoluzione dei problemi in molte materie da molti anni, e gli studenti vengono selezionati da alcune industrie in base a questa esperienza, in alcuni casi, che è quello che avevamo pianificato”, dice il Dr. Saab. 
Fig.4: Studenti dell’IMT che lavorano nel software Ansys Fluent durante una conferenza. Una storia di uno studente in particolare rimarrà sempre impressa nella memoria del corpo docente di ingegneria dell’IMT: Uno studente che ha supervisionato simulazioni numeriche per il team MAUÁ Racing Formula SAE come progetto extracurricolare ha fatto un’ottima impressione su un nuovo datore di lavoro quando ha suggerito che l’azienda incorporasse la simulazione nel loro flusso di lavoro. Dopo aver sviluppato e dimostrato un caso per la simulazione, il datore di lavoro si è convinto che la simulazione potesse essere la soluzione a molte delle loro sfide. Lo studente ha poi fondato e gestito il primo dipartimento di simulazione in quell’azienda, alimentato interamente dagli strumenti Ansys. “Una cosa che ci rende davvero felici è vedere i nostri studenti terminare il programma, andare a lavorare in aziende e trovare ancora nuovi problemi e situazioni che possono essere studiati con la simulazione numerica”, dice il Dr. Lima.
Integrazione con l’industria
L’IMT non sta solo inviando i suoi laureati nell’industria con un set di competenze avanzate sulla simulazione, ma sta anche portando l’industria in aula. I percorsi di ingegneria possono variare, ma è l’uso condiviso di strumenti di simulazione e un’educazione completa che rafforzano il dipartimento di ingegneria dell’IMT come un partner di valore all’interno dell’industria in Brasile e oltre. “Stiamo sviluppando partnership in modi diversi”, dice il Dr. Saab. Un produttore di componenti per impianti chimici si è unito all’IMT negli ultimi cinque anni per sfidare ingegneri emergenti in uno scenario del mondo reale relativo a uno dei loro prodotti. Nella sfida, un ingegnere dell’azienda presenta agli studenti ogni anno la geometria del prodotto dell’azienda. Gli studenti sono quindi chiamati a ottimizzare il prodotto usando la simulazione, per soddisfare specifici requisiti finali. L’ingegnere visita la classe durante il semestre per controllare i progressi degli studenti nel completamento della sfida, quindi valuta le simulazioni finali e premia il team che ha raggiunto i migliori risultati con un certificato firmato dall’azienda e dall’IMT. Un altro tipo di interazione avviene all’interno del progetto HPA, dove i requisiti sono sviluppati internamente, ma gli ingegneri di un’azienda di produzione di aeromobili valutano i risultati di ogni team di progettazione due volte l’anno. Questa inestimabile opportunità di acquisire esperienza pratica e interagire con professionisti del settore è solo un esempio di come l’IMT innalza il livello nell’educazione alla simulazione. Inoltre, circa 40 studenti dell’IMT partecipano al NAE Grand Challenges Scholars Program insieme a professori mentori dell’IMT, usando la simulazione Ansys in progetti di ricerca e oltre.
Spingere i confini nell’educazione ingegneristica
Nonostante gli impressionanti corsi, collaborazioni e progetti di ricerca che si svolgono all’IMT, il dipartimento di ingegneria cerca sempre di far progredire il futuro del programma. In ultima analisi, il dipartimento mira a implementare la gestione del ciclo di vita del progetto (PLM) nel suo catalogo di strumenti esistenti. “Se puoi replicare l’ambiente industriale all’interno della tua scuola, puoi insegnare agli studenti a entrare senza problemi nel settore senza subire molte differenze”, dice il Dr. Saab. I professori di ingegneria dell’IMT si concentrano sulla ricerca delle soluzioni giuste per familiarizzare ulteriormente gli studenti con esperienze reali del settore. L’IMT continua a far progredire il suo ruolo di leader nell’educazione ingegneristica, incorporando l’uso della simulazione nei suoi programmi. Proprio di recente, l’IMT ha ricevuto il voto più alto (Voto 5) dal Ministero dell’Istruzione brasiliano per i suoi corsi di ingegneria meccanica. Inoltre, l’IMT ha anche ottenuto un Voto 5 tra tutti i corsi di ingegneria meccanica in Brasile (1° posto nella metrica Concetto di Corso). “Siamo sicuri che il nostro insegnamento nella simulazione numerica sia stato uno dei fattori che hanno contribuito a questi eccellenti risultati”, dice il Dr. Lima. Fornendo agli studenti queste competenze molto richieste, l’università continua a prepararli a risolvere le complesse sfide che affronteranno nelle loro carriere.
