Tecnologia Meccanica

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1 Università di Bergamo Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Anno Accademico La TECNOLOGIA MECCANICA, o meglio le TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE MECCANICA, costituiscono l insieme dei processi che permettono la trasformazione di grezzi o di semilavorati in prodotti finiti. Attraverso le Tecnologie meccaniche diviene possibile il passaggio dal progetto di una parte alla sua realizzazione fisica. Le Tecnologie di lavorazione meccanica sono quindi di base per poter PRODURRE. 2 1

2 DALLE FUNZIONI AL PRODOTTO Funzioni PROGETTAZIONE Specifiche Materie prime Componenti PRODUZIONE Prodotto 3 IL PRODOTTO.. Realizzazione concreta e tangibile di un idea, capace di attuare funzioni reali Se il prodotto deve essere immesso nel mercato, esso deve essere realizzato in termini economicamente validi, riferiti al suo intero ciclo economico di vita Esempi: motore a combustione interna, pentola, elettrodomestico, etc. 4 2

3 I SUOI ELEMENTI Idea e Funzioni Caratteristiche materiali e componenti - Fisiche - Resistenziali - Costo Tecnologie - di lavorazione - di unione - di protezione Costo delle fasi Costo globale - costo iniziale - costo di esercizio PRODOTTO 5 LA REALIZZAZIONE DI UN PRODOTTO Materiali Tecnologie Costi PRODOTTO 6 3

4 LE TECNOLOGIE Anello di congiunzione necessario per concretizzare le idee e realizzare le funzioni attraverso la TRASFORMAZIONE dei materiali 7 Esempi: Trasformazione di forma e dimensioni (macro-geometria della parte) Trasformazione del grado di finitura di una superficie (micro-geometria della parte) Trasformazione delle caratteristiche meccaniche (durezza, carico di rottura, etc.) Trasformazione di stato, di temperatura, etc. 8 4

5 Sistemi convenzionali di lavorazione meccanica: 1) Asportazione di materiale 2) Deformazione plastica a caldo o a freddo 3) Cambiamento dello stato fisico del materiale 4) Compattazione meccanica di materiale pulvurulento in uno stampo 9 Tipologie di prodotto: Semplice Complesso (1 componente, 1 materiale, 1 tecnologia) (N c componenti, N m materiali, N t tecnologie) Materiali Tecnologie COSTO PRODOTTO 10 5

6 Esempio prodotto: IL PORTAUOVO Prodotto semplice (monofunzione, monomateriale, monotecnologico) 1) In legno tornitura di un tronchetto e successiva decorazione 2) Metallico spiraliforme deformazione plastica a freddo mediante avvolgimento di un filo d acciaio, successivamente verniciato 11 3) Metallico (lamiera d acciaio) imbutitura di una lamiera d acciaio inossidabile 4) Metallico (lamiera d alluminio) imbutitura e piegatura di una lamiera d alluminio 12 6

7 5) Plastico materiale plastico iniettato in vari stampi 13 6) Vetro riscaldamento del materiale e formatura plastica E evidente lo stretto collegamento tra materiale, forma che realizza la funzione, 7) Porcellana tecnologia di ottenimento e formatura costo di a ciascun freddo, cottura prodotto e decorazione 14 7

8 Esempio 2 Ancora un prodotto monocomponente Nonostante l intrinseca semplicità, il prodotto dovrà rispettare i requisiti di progetto in termini di: funzionalità, forma e aspetto estetico 15 Esempio 2 SCELTE PROGETTUALI Materiale Sezione filo Diametro filo Finitura Processo produttivo Dimensione lotto di produzione 16 8

9 Esempio 2 PROBLEMI TECNOLOGICI Il materiale sopporterà la piegatura senza rompersi? Il filo potrà essere tagliato senza provocare usura eccessiva dell utensile? Il taglio provocherà bave? Qual è il sistema di produzione più economico per realizzare il lotto richiesto ed essere competitivi? 17 Esempio 2 SCELTE NECESSARIE PER LA PRODUZIONE PROCESSO TECNOLOGICO MACCHINE UTENSILI UTENSILI ATTREZZATURE 18 9

10 Componenti complessi (N c componenti, N m materiali, N t tecnologie) esempio: la bicicletta 19 Altri esempi: la turbina per propulsione aerea 20 10

11 Altri esempi: 21 COMPONENTI In fase di progettazione il prodotto finale va pensato suddiviso nei diversi componenti in modo che ciascuno di essi - sia realizzabile con materiali adatti alle sue funzioni - sia assiemabile agli altri in modo opportuno 22 11

12 MATERIALI Caratteristiche da conoscere: - fisiche - resistenziali meccaniche - tecnologiche - di componibilità - di resistenza alla corrosione - di finitura e di protezione superficiale - compatibilità a trattamenti termici 23 TECNOLOGIE Conoscere i parametri operativi delle lavorazioni prescelte alle quali sottoporre i materiali - asportazione di truciolo (fresatura, tornitura, ecc.) - deformazione plastica a caldo e a freddo (fucinatura, imbutitura, ecc.) - per variazione di stato fisico (fusione, iniezione, ecc.) - per compattazione di materiale in polvere e innalzamento della temperatura del compattato (sinterizzazione) Conoscere i parametri operativi per le tecniche di unione (saldatura, brasatura, aggraffaggio, chiodatura, incollaggio, ecc.) 24 12

13 La realizzazione di un PRODOTTO Componenti Per rendere concreto, Materiali anche in termini economici, un generico prodotto reale, più Fasi o meno complesso, Costo degli -Tipologia -Tipologia dobbiamo considerare tecnologiche nel loro insieme quattro elementi - Quantità - Quantità aggregazioni elementari Strettamente correlate tra loro e tutte presenti nel prodotto reale, anche in termini economici 25 COSTO Ciascuna fase realizzativa di un prodotto (progettazione, materiali, costruzione, imballaggi e trasporti, installazione e messa in opera, ecc.) ha un costo la cui somma fornisce il COSTO INIZIALE (CI) n CI = Cf 1 + Cf Cf n = f = 1 CI = costo iniziale Cf 1 = costo della fase 1 n = numero delle fasi realizzative Cf Il costo iniziale è legato alle scelte realizzative del prodotto in termini di materiali e tecnologie ed è calcolabile all atto della sua progettazione 26 13

14 Durante l intero ciclo di vita del prodotto, esso ha altri costi (CV) - costi di manutenzione - costi delle perdite causate dal fuori servizio - costi di sostituzione delle parti usurate Al termine del ciclo di vita, il prodotto possiede un valore residuo (VR) - positivo (se può essere ancora utilizzato) - negativo (costi si smantellamento e smaltimento) 27 COSTO DI ESERCIZIO di un prodotto CE = CI + CV + VR CE = costo di esercizio CI = costo iniziale CV = costo durante l utilizzo VR = valore residuo del prodotto 28 14

15 LIFE CYCLE COST di un prodotto è un parametro economico valutabile come LCC = CI + pv (CE) Scelte progettuali (materiali, tecnologie) CI = costi iniziali pv (CE) = costi di esercizio attualizzati Il trinomio progetto materiali tecnologie deve essere pilotato verso prodotti realmente economici rispetto al loro ciclo di vita 29 15