Convegno DIMI 2009 Brescia 2 Aprile /16

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Carolina Ferrari
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1 Lavorazioni innovative della lamiera A. Attanasio Technologies and Manufacturing Systems Group Department of Mechanical and Industrial Engineering - Italy 1/16

2 L organico Strutturati Elisabetta Ceretti Aldo Attanasio Francesco Aggogeri Antonio Fiorentino Luca Giorleo Fiorenzo Peli Dottorandi Dario Braga Cristian Cappellini prof. Associato ricercatore catoe confermato ricercatore non confermato ricercatore non confermato ricercatore non confermato tecnico D Roberto Marzi (Luca Mazzoni) Assegnisti / Collaboratori Marco Mazzola Nicola Pellegrini 3 anno 1 anno 1 anno (in attesa di discussione della tesi) collaboratore Co.Co.Co. assegnista 2/16

Associato ricercatore catoe confermato ricercatore non confermato ricercatore non confermato ricercatore non confermato

3 Collaborazioni centri di ricerca Università italiane Politecnico di Torino Politecnico di Milano Università di Bergamo (Prof. Giardini) Università di Padova Università di Napoli Università della Calabria Università di Palermo Centri di ricerca esteri ERC NSM Ohio State t University it (Prof. Altan) WZL-IPT Aachen (Prof. Klocke) IBF Aachen (Prof. Hirt) ENSAM de Cluny Francia (Prof. Poulachon) Rutgers University (USA) Politecnico de Monterrey y( (Messico) Universitat de Girona (Spagna) Politecnico de Leirie (Portogallo) 3/16

NSM Ohio State t University it (Prof. Altan) WZL-IPT Aachen (Prof. Klocke) IBF Aachen (Prof. Hirt) ENSAM de Cluny Francia (Prof.

4 Studio dell attrito: Pin On Disk (POD) Attrezzature/strumenti Prove realizzabili Stima del coefficiente d attrito (freddo e caldo) Prove di usura Ambiti di ricerca Valutazione dell attrito nelle operazioni di stampaggio e deformazione plastica a differenti temperature, pressioni e velocità Analisi dell influenza dei rivestimenti di stampi Analisi di resistenza ad usura 4/16

attrito nelle operazioni di stampaggio e deformazione plastica a differenti temperature,

5 Caratterizzazione materiale: Nakazima o LDH test Attrezzature/strumenti Prove realizzabili Analisi della formabilità dei materiale: curve limite di formabilità (FLD) Valutazione dell'attrito Ambiti di ricerca Identificazione dei limiti di formabilità delle lamiere nelle operazioni di stampaggio Confronto tra lubrificanti 5/16

(FLD) Valutazione dell'attrito Ambiti di ricerca Identificazione dei limiti di

6 Attrezzature/strumenti Laboratorio di metrologia Laboratorio di Rapid Prototiping and Virtual Manufacturing Rugosimetro Calibri/micrometri/ Prove realizzabili Rilevamento e misura di superfici e profili Misura della finitura superficiale Ambiti di ricerca Reverse engineering e rapid prototyping 6/16

Prove realizzabili Rilevamento e misura di superfici e profili Misura

7 Ottimizzazione processi di deformazione plastica Attrezzature/strumenti Deform 2D/3D - software FEM Ring Rolling Stampaggio Massivo Laminazione obliqua (collaborazione con Tenaris-Dalmine) 7/16

FEM Ring Rolling Stampaggio Massivo Laminazione

8 Asportazione di truciolo Attrezzature/strumenti Tornio a CNC Fresatrice a CNC Sistema di lubrorefrigerazione minimale Simulazione del processo di tornitura (2D e 3D) 8/16

9 Asportazione di truciolo Lubrorefrigerazione Minimale (MQL) Test di durata utensile Influenza sull accuratezze dimensionale Influenza sugli stress residui nel pezzo Microlavorazioni Simulazioni FEM di micromilling e microdrilling 9/16

dimensionale Influenza sugli stress residui nel pezzo

10 Estrusione Analisi FEM del processo Separazione dei flussi di materiale Studio della saldatura del materiale Prove sperimentali per la definizione delle condizioni di saldatura 10/16

11 Idroformatura tubi Attrezzature/strumenti Prove realizzabili Curve caratteristiche del materiale tramite bulge test Ambiti di ricerca Ottimizzazione dei parametri di processo Verifica sperimentale di modelli simulativi 11/16

tramite bulge test Ambiti di ricerca Ottimizzazione dei

12 Idroformatura lamiere Ottimizzazione del processo tramite analisi FEM Pressure [MPa] p 2, s 2 s 3 Individuazione parametri di processo da ottimizzare Definizione piano DOE Realizzazione simulazioni FEM (PAMSTAMP 2G) s 0 p 1, s 1 Punch Stroke [mm] /16

processo da ottimizzare Definizione piano DOE Realizzazione simulazioni

13 Idroformatura lamiere Ottimizzazione del processo tramite metodi numerici Individuazione della funzione obiettivo da minimizzare/massimizzare f(p) = f(p 1 ;p 2 ;s 1 ;s 2 ) = d max 10 + (t 0 t min ) Popt P1CG P3 d max P2 P1 Scelta dell algoritmo di minimizzazione/massimizzazione P0 Steepest Gradient Method Conjugate Gradient Method 13/16

2 ;s 1 ;s 2 ) = d max 10 + (t 0 t min ) Popt P1CG P3 d max P2 P1 Scelta dell

14 Formatura incrementale della lamiera Processo Blankholder Frame Punch Die Tecniche di lavorazione (SPIF TPIF) Prodotti 14/16

15 Formatura incrementale della lamiera Geometria pezzo e percorso utensile Deve permettere l identificazione della formabilità della lamiera θ = costante Z ( θ ) = R [ cos( θ θ ) cos( θ )] Z DOE Parameter Values θ Technique SPIF TPIF positivo TPIF negativo 15/16

lamiera θ = costante Z ( θ ) = R [ cos( θ θ ) cos( θ )] Z DOE

16 Formatura incrementale della lamiera Analisi FEM (PAMSTAMP 2G Deform 3D) 16/16

17 GTSL - TMSG Formatura incrementale della lamiera Acquisizione Forze Premilamiera P il i strumentato t t t Punzone strumentato 17/16

18 Formatura incrementale della lamiera Risultati Forze Fino a 40 (SPIF) o 30 (TPIF) il parametro θ non influenza le forze Oltre tali valori all aumentare di θ le forze crescono A pari profondità di lavorazione (θ) le forze richieste dalla tecnica TPIF sono maggiori che le forze richieste dalla tecnica SPIF. 18/16

di θ le forze crescono A pari profondità di lavorazione (θ) le forze

19 Formatura incrementale della lamiera Spessori Gli spessori ottenuti risultano comparabili fra le differenti tecnologie 19/16

20 Formatura incrementale della lamiera Formabilità della lamiera La tecnica SPIF permette di ottenere maggior profondità di lavorazione e maggiori inclinazioni delle pareti laterali. α m ax θ=2 d m ax Maximum depth θ d max [mm] Maximum slope angle α MAX SPIF TPIF - TPIF + SPIF TPIF - TPIF * NA NA NA 20/16

α m ax θ=2 d m ax Maximum depth θ d max [mm] Maximum slope angle α MAX SPIF TPIF - TPIF +

21 Formatura incrementale della lamiera Formabilità della lamiera Bassi valori di θ permettono di ottenere profondità e inclinazioni laterali maggiori. 21/16

22 Formatura incrementale della lamiera Accuratezza geometrica La tecnica TPIF permette di ottenere geometrie più accurate, grazie soprattutto alla riduzione del fenomeno del ritorno elastico. SPIF θ=2 TPIF neg. θ=2 TPIF pos. θ=2 22/16

23 GTSL - TMSG Sviluppi futuri Azione di stretching applicata alla lamiera Utilizzo di un fascio laser: Riduzione ritorno elastico Lavorazione di materiali poco lavorabili (leghe di Magnesio) 23/16

24 Grazie per la cortese attenzione

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