Ruolo dello stampaggio lamiera nel ciclo di sviluppo ... Notes/SISTEMI/Metodi... · Ruolo dello stampaggio lamiera nel ciclo di sviluppo prodotto nell’industria dell’automobile

27/03/02 Diapositiva 1

GEA S.r.l.Gruppo Magnetto

ing. Federico Valente

ing. Federico Valente EngineeringGEA S.r.lVia Pavia, 65 10090 Cascine Vica - Rivoli (Torino)

Ruolo dello stampaggio lamieranel ciclo di sviluppo prodotto nell’industria dell’automobile



ing. Federico ValenteCiclo di sviluppo prodotto




Specifiche prodotto(costo, prestazioni, valore)

Disegno prodotto(elemento / sottogruppo / sistema)




Concept:definizione primo

disegno

Progettazione: ingegnerizzazione e

sviluppo prodotto

Produzione:fabbricazione e

collaudo

tempo

Costo e impiego risorse

Ciclo prodotto generico




Concept Progettazione Produzione tempo

Costo e impiego risorse

Confronto con ciclo ridotto

La conseguenza diretta di una spesa maggiore nelle prime fasi del ciclo prodotto è l’anticipazione delle fasi successive.La riduzione della spesa globale è espressa nel grafico dalla differenza fra l’area in blu e l’area in rosso.




Conceptprodotto

Strumenti e metodologie dicost & value management

Target setting integratocosti, contenuti, prestazioni

Strumenti e metodologiedi disegno e di calcolo

Survey innovazione sumateriali e tecnologie

V.O.C.(Voice Of Customer)

Dimostratore:Costruzione prototipo

Da dove nasce, come si evolve e cosa produce il concept di prodotto




Target setting integratocosti, contenuti, prestazioni

NOTA. Quando i tre elementi sono definiti separatamente l’uno dall’altro e/o in momenti diversi si può rischiare di definire un’impostazione dell’attività non corretta o non ottimale. Eventuali modifiche dell’impostazione in fasi successive può risultare difficile o impossibile, se non rinunciando a contenuti importanti, a riduzione di costi, o a prestazioni .

Con questa voce si intendono i requisiti di peso, geometrici (tolleranze dimensionali, aspetto estetico) e meccanici (resistenza, rigidezza, vibrazioni, ...), che il prodotto deve rispettare e che in questa fase devono già essere considerati a pieno titolo per una corretta impostazione dell’attività di sviluppo.

Contenuti di prodotto intesi come valore aggiunto alla progettazione.

Definizione di una base perl’impostazione dell’attività

Il target di costo è il principale obiettivo da raggiungere e rappresenta l’elemento di controllo delle fasi successive (dal disegno a CAD alla scelta delle tecnologie e dei materiali). Non può e non deve tuttavia essere considerato separatamente dagli altri elementi, per non rischiare di allontanarsi dalla realtà.

PrestazioniPrestazioni

CostiCosti

ContenutiContenuti

+

+

=




Analisi costiAnalisi costi

Value EngineeringValue Engineering

NOTA. Le due attività hanno la funzione di gestione e controllo degli obiettivi espressi nella fase precedente, di costo e di prestazione. Attività correlate riguardano il “value setting” (l’individuazione del valore per il cliente del prodotto, attraverso anche ricerche di mercato) e il “cost targeting” (l’integrazione del costo prestazioni come guida nella scelta del processo di definizione degli obiettivi).

le metodologie per i processi di Cost Estimation, che permettono la valutazione di tutte le componenti del costo pieno di prodotto, e per la gestione dell’informazione di costo.

Processo di gestionedi valore e di costo

Strumenti e metodologie dicost & value management

la metodologia di supporto alla progettazione per l’ottimizzazione del valore delle funzioni del prodotto, inteso come rapporto tra prestazioni e costo delle stesse.

+

=




MaterialiMateriali

TecnologieTecnologie

NOTA. I due filoni di ricerca (materiali e tecnologie di fabbricazione) sono strettamente legate fra loro. La decisione di proporre nuovi materiali è legata a specifiche sul prodotto (peso, resistenza, ...) ma è inscindibile da considerazioni di processo. Dal punto di vista del produttore, la valutazione di costo legato alla scelta di un particolare materiale deve esserecomprensiva della necessità di adattamento di attrezzature esistenti o di realizzazione di attrezzature adeguate.

Talvolta è non soltanto strategico ma anche necessario considerare processi produttivi non tradizionali, come l’idroformatura, la saldatura laser, il tailored blank, ...

+

=

Oggi portare innovazione nell’automobile non può prescindere dalla ricerca di nuovi materiali. Esiste una sempre più ampia gamma di lamiere con caratteristiche di grande interesse industriale (ad esempio con buon comportamento allo stampaggio e grande resistenza meccanica).

Survey innovazione sumateriali e tecnologie

Arricchimento idea conproposte innovative




Sono qui considerati tutti i vincoli prestazionali e tecnologici che guidano il disegno geometrico. In particolare: devono essere verificati gli ingombri; devono essere considerati i vincoli strutturali e di processo (stampaggio ed assemblaggio).

Strumenti e metodologiedi disegno e di calcolo

Definizione disegno nelrispetto delle specifiche

Disegno CADDisegno CAD

Verifica prestazionaleVerifica prestazionale

+

=

Simulazione processoSimulazione processoSe si tratta di stampaggio lamiera, si tratta di valutare in modo rapido e sufficientemente accurato i rischi di grinze e di rotture e di apportare eventualmente miglioramenti sia alla geometria della parte sia al processo di stampaggio.

+

Il metodo di calcolo FEM o altri metodi di calcolo strutturale per la valutazione delle prestazioni della parte, in termini di rigidezza, resistenza, comportamento dinamico, ...




Fase 1TARGET SETTING

Fase 2IPOTESI MATERIALI

Fase 6PROVE DI STAMPAGGIO

Fase 4VERIFICHE STRUTTURALIPianificazione

sviluppo prodottoPianificazione

sviluppo prodotto

Fase 7VALIDAZIONE SOLUZIONE

Fase 5ANALISI COST & VALUE

Fase 3MODELLAZIONE CAD




= caratteristica richiesta per materiale traversa

Esempio: sviluppo traversa sacrificaleEsempio: sviluppo traversa sacrificale




Criteri di alleggerimento :

Componenti strutturali possono essere alleggeriti, con opportune scelte di materiali, in funzione di criteri di alleggerimento, come ad esempio:

Rigidezza membranale ∝ E / ρResistenza a trazione e a compressione ∝ Rp / ρResistenza a crash e a buckling ∝ √Rp / ρ

dove :

E = modulo elasticoRp = tensione a rottura del materialeρ = densità del materiale





Spostamento parete anteriore assorbitore: 90.3 mm

Deformazione a 0.02 s (Energia assorbita 6.5 kJ)

Verifica di resistenza: Urto tipo Allianz: Veicolo impattante a 16 km/h contro muro rigido con copertura del 40 %.





Disegno Elemento / Sottogruppo / Sistema

Progetto Stampi




Capitolato Tecnico Stampi

1. Premessa generale2. Norme di progettazione3. Norme antinfortunistiche4. Targhette e stampigliatura5. Verniciatura6. Supporti tecnici forniti7. Tempistiche8. Condizioni di fornitura9. Allegati




Capitolato Tecnico Stampi

NORME DI PROGETTAZIONE

1. Stampi di imbutitura2. Stampi di rifilatura e foratura3. Stampi di assestamento e trafilatura




Progettazione Stampi




Progettazione Stampi




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FMEA di Processo




Simulazione stampaggio lamiera

Una metodologia integrata basata essenzialmente su due approcci sperimentalmente validati e tra di loro assolutamente complementari:

1) Analisi “inversa”2) Simulazione “incrementale”

Metodologie CAE di processo




Analisi preliminare di imbutibilità. Viene effettuata con codici di simulazione inversa (one-step) che danno risultati di prima approssimazione in tempi brevi





Simulazione di imbutitura. Viene effettuata con codici di simulazione incrementale (espliciti) che danno risultati accurati in tempi medio-lunghi.





Ottimizzazione dei parametri di processo e geometrica per determinare la migliore configurazione di stampaggio (direzione di imbutitura, bordini rompigrinza, forma del premilamiera, ecc.).





Analisi strutturale. Viene effettuata con codici strutturali lineari ed hanno lo scopo di verifica strutturale di stampi per processi di stampaggio lamiera; può essere integrata con la simulazione di processo per la determinazione delle distribuzioni dei carichi sulla struttura nelle condizioni di funzionamento nominale e/o di malfunzionamento.

Metodologie CAE innovative




Ottimizzazione strutturale. Vengono eseguite ottimizzazioni strutturali degli stampi, mediante strumenti software specifici che realizzano una funzione obiettivo (ad esempio massima rigidezza, minore sollecitazione e minore volume) tramite l’ottimizzazione del layout di materiale disponibile.

Metodologie CAE innovative




- Simulazioni di imbutitura di maggiore qualità, attraverso l’uso di modelli FEM con maggiore raffinamento e in minor tempo, così da rispondere tempestivamente alle esigenze dei settori produttivi.

- Calcolo del ritorno elastico e previsione delle correzioni superfici. È una metodologia iterativa di previsione delle correzioni da apportare alle superfici degli stampi, per fare fronte ai difetti di forma dovuti al ritorno elastico dei componenti stampati. In un futuropotrebbe essere effettuato con tempi e accuratezza accettabili per applicazioni di interesse industriale.

- Simulazione dell’intero ciclo di stampaggio. Attualmente la simulazione si limita ad individuare le criticità collegate alle operazioni di imbutitura; la simulazione delle operazioni successive è possibile ma con tempi che rendono raramente convenientel’analisi. Una maggiore potenza di calcolo consentirebbe da una parte di abbattere il tempo richiesto per l’analisi, dall’altra di avere risultati più accurati così da minimizzare l’errore del risultato di ciascuno step, punto di partenza per lo step successivo.

Metodologie innovative CAE - sviluppi




http://www.tuttostampi.com/ (http://www.lamiera.it/)http://www.usinorauto.com/http://www.ssabtunnplat.com/http://www.thyssenkrupp.com/http://www.ulsab.org/http://www.ulsac.org/http://www.ulsas.org/http://www.euroncap.com/http://www.sae.org/http://staff.nt2.it/michele/http://auto.netsurf.it/auto-altrisiti.htm/

Alcuni siti internet di interesse nel campo dello stampaggio lamiera per l’automobile

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