Caterina RIZZI. Dipartimento di Ingegneria Industriale

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1 ESEMPIO PROCESSO SVILUPPO PRODOTTO E STRUMENTI Prof. Caterina Rizzi CONTENUTO DELLA LEZIONE Il processo di sviluppo prodotto Strumenti Concezione del prodotto Progettazione del prodotto Progettazione e realizzazione delle attrezzature 1

2 PROCESSO SVILUPPO PRODOTTO Computer Aided x Tools Smalt. Concezione Progettazione Produzione Distribuzione Servizio Smaltimento Requisiti PROCESSO PROGETTAZIONE Concezione Progettazione Analisi ed Validazione Documentazione ottimizzazione di progetto di progetto PROCESSO PRODUZIONE PROCESSO SVILUPPO PRODOTTO Computer Aided x Tools Smalt. Concezione Progettazione Produzione Distribuzione Servizio Smaltimento Pianificazione della produzione Produzione Controllo di qualità Pianificazione del processo Progettazione e realizzazione di attrezzature Packaging Programmaz. NC,CNC PROCESSO DI PRODUZIONE 2

3 STRUMENTI DI SVILUPPO PRODOTTO (1/3) Il progettista utilizza un linguaggio codificato per trasmettere l idea dell oggetto da realizzare all esperto che deve costruirlo Strumenti Tradizionali Strumenti Computerizzati STRUMENTI DI SVILUPPO PRODOTTO (2/3) Strumenti Tradizionali disegno tecnico schizzi, proiezioni ortogonali ed assonometriche, sezioni, particolari (geometria) quote, tolleranze, note sui materiali e sui tipi di finitura (dimensioni piu caratteristiche tecnologiche) DISEGNI TECNICI INTERPRETAZIONE Informazione strutturata Conoscenza strutturata, non strutturata e background 3

4 STRUMENTI DI SVILUPPO PRODOTTO (3/3) Strumenti Computerizzati (Cax) modellidigitali digitali 3D del prodotto CAS CAD CAM CAE. Prototipi virtuali. OBIETTIVI migliorare il time to market migliorare ili la qualita e l affidabilita del prodotto fare analisi comparative su diverse possibili soluzioni alternative ridurre i costi di progettazione, sviluppo, fabbricazione e supporto 4

5 APPROCCIO PPROCCIO: : INGEGNERIA CONCORRENTE Considerare in parallelo tutti gli elementi del ciclo di vita del prodotto DESIGN PROCESS PLANNING Specifica prodotto Processo per produrre prodotto Produzione prodotto MANUFACTURING LEAD TIME ESEMPIO PROCESSO SVILUPPO PRODOTTO Settore automotive Componenti in lamiera stampata Smalt. Concezione Progettazione Produzione Distribuzione Servizio Smaltimento Requisiti PROCESSO PROGETTAZIONE Concezione Progettazione Analisi ed ottimizzazione Validazione di progetto Documentazione di progetto 5

6 DEFINIZIONE DELLO STILE (1/6) Ingombri, Carry over... Creare bozzetti di stile Creare matematica CAS Stilista Tecnici Costruire modelli fisici Costruire modello master Sistemi di Computer Grafica Sistemi CAS CAD 3D espliciti Creare matematica CAD DEFINIZIONE DELLO STILE (2/6) Bozzetti di stile Viene concepita la forma esterna della vettura, con scarsa dfiii definizione dei didtt dettagli Definire bozzetti Disegnare schizzi e viste Selezionare bozzetti 6

7 DEFINIZIONE DELLO STILE (3/6) Vincoli ergonomici e meccanici Lo stile deve essere affinato tenendo conto dei vincoli di meccanica, abitabilità, etc. Abitabilità Ingombri meccanici SCHEMA DEI VINCOLI PER LO STILE 7

8 VINCOLI PER LO STILE ESTERNO SCHEMA ERGONOMIA 8

9 CONTROLLI DI INTERFERENZA: MANICHINO IN 4A 95% IN Manichino in posizione nominale Manichino nella posizione più bassa DEFINIZIONE DELLO STILE (4/6) Norme ed archetipi Lo stile viene affinato tenendo conto di norme consolidate archetipi maniglie cofano dimensioni porte 9

10 DEFINIZIONE DELLO STILE (5/6) Matematica CAS Vengono definiti bozzetti via via più realistici: nasce il modello CAS Matematizzare i bozzetti Creare matematica CAS (modello virtuale) Creare foto ed animazioni Bozzetto di stile VISIBILITÀ ANTERIONE: OSTRUZIONE MONTANTE A side view 330º 10

11 OSTRUZIONE MONTANTE A: SIMULAZIONE DINAMICA (punto occhio 1320, 345,881) svolta a sinistra PLANCIA: VISIBILITÀ PULSANTI 5% percentile posiz. tutto alto schienale 20 11

12 PANNELLO STRUMENTI: RIFLESSIONI SUL PARABREZZA (eye to the intrument panel center) 95% perc. nominal position backrest 20 PLANCIA: RIFLESSIONI SUL PARABREZZA 12

13 DEFINIZIONE DELLO STILE (6/6) Modelli fisici Vengono realizzati i modelli fisici corrispondenti ai modelli di stile selezionati, a mano o con lavorazioni meccaniche. Modello fisico scala 1:5 Modelli master (scala 1:1) PROGETTAZIONE DEL PRODOTTO (2/5) Modello di stile Fattibilità Progettazione Progettazione di dettaglio Progettisti Calcoli CAD 2D CAD 3D espliciti CAE di prodotto Design Review 13

14 PROGETTAZIONE DEL PRODOTTO (3/5) Fattibilità Si definisce l architettura della vettura, ossia la disposizione di tutte le sue parti meccaniche e di carrozzeria, all interno di superfici esterne già definite od in via di definizione Attività rilevanti sono: Layout vano motore ed autotelaio Layout abitacolo e bagagliaio Struttura di carrozzeria PROGETTAZIONE DEL PRODOTTO (4/5) Progettazione Si passa dalle semplici superfici esterne a modelli CAD e disegni costruttivi quotati,,garantendo i requisiti richiesti negli obiettivi iniziali Studio corpo scocca Studio parti mobili Studio gruppi funzionali Porta lt laterale l Scocca saldata 14

15 PROGETTAZIONE DEL PRODOTTO (5/5) Calcoli Si verifica la corrispondenza delle prestazioni delle soluzioni costruttive proposte con gli obiettivi di progetto, proponendo eventualmente modifiche e miglioramenti Deformazioni e Stati tensionali Verifica statica su gruppo porta ANALISI CRASH 15

16 AERODINAMICA Griglia di calcolo (~ punti) Distribuzione della pressione Linee di flusso ACUSTICA SCOCCA Cavity modes Body modes 16

17 PROCESSO PRODUZIONE PROGETTAZIONE DELLE ATTREZZATURE (1/8) Pianificazione della produzione Produzione Controllo di qualità Pianificazione del processo Progettazione e realizzazione di attrezzature Packaging Programmaz. NC,CNC PROCESSO DI PRODUZIONE STAMPO 17

18 PROGETTAZIONE STAMPI (2/8) Matematica elemento Avamprogetto e premetodo Studio di imbutitura Simulazione imbutitura Progettisti Metodisti CAD 2D CAD 3D espliciti CAE processo Metodo Progettazion e struttura Generazion e percorsi utensile PROGETTAZIONE STAMPI (3/8) Avamprogetto e metodo Viene definito il ciclo preliminare di realizzazione dell elemento stampato ed un primo bilanciamento sotto pressa dell elemento nelle varie operazioni Attività rilevanti sono: analisi figura elemento analisi sezioni tipiche 1 bilanciamento definizione ciclo preliminare Caratteristiche geometriche dell elemento e le tolleranze 18

19 PROGETTAZIONE STAMPI (4/8) Studio di imbutitura Viene definito il fuorifigura dell elemento, cioè tutte quelle superfici che vengono sviluppate intorno all elemento per garantirne l imbutibilità Impostazione studio Fresatura modello fisico Aggiornamento studio PROGETTAZIONE STAMPI (5/8) Simulazione di imbutitura Viene analizzata l imbutibilità dell elemento elemento per individuare eventuali criticità e proporre modifiche allo studio di imbutitura creazione modelli FEM calcolo l FEM analisi di stampabilità 19

20 PROGETTAZIONE STAMPI (6/8) Metodo di stampaggio Viene definito il ciclo di produzione dell elemento, quante e quali operazioni, i contenuti tecnologici che saranno input per la progettazione e la generazione dei percorsi utensile Impostazione ciclo Definizione contenuti tecnologici Valutazione fattibilità PROGETTAZIONE STAMPI (7/8) Progettazione struttura Viene definito il progetto dello stampo inserendo tutti i contenuti previsti dal piano metodo. Alle superfici di imbutitura vengono aggiunte la struttura e le attrezzature necessarie al funzionamento dello stampo Progettazione stampo di imbutitura Progettazione altre operazioni Matematizzazione alette 20

21 PROGETTAZIONE STAMPI (8/8) Generazione percorsi utensile Vengono generati i programmidifresatura per realizzare gli stampi Percorsi utensile stampo di imbutitura Percorsi utensile altre operazioni COSTRUZIONE DI STAMPI (1/7) Progetto stampo Modelli per fusioni Collaudo fusioni Preparazione per copia Modellisti Aggiustatori Ecc.. Lavorazioni i di macchina Aggiustaggio Sistemi CAM Sistemi CAD Messa a punto 21

22 COSTRUZIONE DI STAMPI (2/7) Modelli per fusioni Vengono generati di dei modelli in polistirolo l per realizzare le colate dei grezzi in ghisa ed in acciaio Inserimento sovrametallo e ritiro Fresatura polistirolo Assemblaggio polistirolo COSTRUZIONE DI STAMPI (3/7) Collaudo fusioni Vengono realizzati i grezzi di fusione mediante il processo di colata in sabbia e verificate le proprietà chimico fisiche. Colata in sabbia Analisi di provini (durezza, porosità, etc.) 22

23 COSTRUZIONE DI STAMPI (4/7) Preparazione per copia Per poter montare i particolari sulle basi occorre lavorare tutti i piani di accoppiamento ed eseguire i fori di fissaggio Ribaltamento lame Spianatura Lavorazione piani di riferimento Esecuzione fori di fissaggio COSTRUZIONE DI STAMPI (5/7) Lavorazioni di macchina Vengono effettuate le lavorazioni di tutti i particolari dello stampo Lavorazione piano base Lavorazione superfici di servizio Lavorazione per copia (con finitura crescente) 23

24 COSTRUZIONE DI STAMPI (6/7) Aggiustaggio Lo stampo viene assemblato e preparato per la messa a punto Reparto di assemblaggio Steccatura Lisciatura Scarico raggi negativi Forature Assemblaggio e controllo Steccatura COSTRUZIONE DI STAMPI (7/7) Messa a punto Lo stampo viene provato sotto pressa fino ad ottenere un elemento con le caratteristiche geometriche e qualitative richieste Tamponatura Prova stampi Produzione di preserie Controllo elemento 24

25 CONCLUSIONI Tutto è sempre più basato sul 3D Nel mondo della progettazione e della produzione i problemi cruciali sono: Padronanza e controllo del processo e dei suoi cambiamenti Formalizzazione ed uso della conoscenza disponibile Tempismo nel cogliere i cambiamenti tecnologici e ambientali in termini di sviluppo Capacità itàdi gestire al meglio la propria rete di collaborazione L approccio e le tecnologie PLM sembrano, ad oggi, essere la risposta adeguata 25