Riassunto analitico
La tesi è volta allo sviluppo di una approccio metodologico di progettazione, in ottica di Design For Additive Manufacturing (DFAM), con riferimento particolare all’ambito del Metal Additive Manufacturing, per il settore Automotive.
L’impiego della produzione additiva per la realizzazione di componenti complessi e performanti risulta centrale da un lato per quanto riguarda il miglioramento delle prestazioni dei veicoli con particolare riferimento al trend attuale di efficientamento dal punto di vista di consumi ed emissioni, dall’altro in relazione alle logiche impiegate dai costruttori di riduzione di time to market e cost efficiency.
Al momento tuttavia, sebbene mediante l’impiego di tali tecnologie si stringa il legame tra modello matematico CAD e componente effettivamente realizzato, lo stato dell’arte nel workflow che va dal concept al job prevede diverse fasi critiche, con relazioni spesso complesse e lente. Si vuole quindi sviluppare e validare un approccio integrato alla progettazione prodotto/processo al fine, da un lato, di accorciare il time to product, dall’altro di incrementare qualità e ripetibilità dei manufatti.
Il progetto viene sviluppato all’interno del laboratorio universitario LaPIS (Laboratorio di Progettazione Integrata e Simulazione) del Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” ed in collaborazione con il centro di ricerca industriale di metal additive manufacturing dell’azienda HPE COXA di Modena.
In particolare, si vuole valutare l’adozione della piattaforma Dassault Systemes 3Dexperience come strumento integrato CAE- e CAD-based. Si vogliono testare le potenzialità offerte dall’integrazione degli elementi di disegno e progettazione CAD, analisi e simulazione di prodotto e di processo CAE e CAM, in sostituzione ai distinti ambienti software. Al momento, lo stato dell’arte per la progettazione di componenti “additive” prevede infatti di lavorare in sequenza con l’ausilio di un numero elevato di software differenti. Vi sono pertanto problematiche da un lato legate all’impiego di file di interscambio di estensione .stl non sempre facilmente manipolabili, dall’altro dovute alla successione delle operazioni che risulta non reversibile. Gli strumenti utilizzati come riferimento nei casi studio sono PTC Creo, DS Solidworks, MSC Marc, Altair Optistruct, Materialise Magics.
Il caso studio identificato per la validazione delle fasi di progettazione ed industrializzazione è un portamozzo per autovetture da competizione destinate ai campionati di categoria Formula SAE. La parte in questione, originariamente pensata per essere prodotta con tecnologie tradizionali, è stata riprogettata per il soddisfacimento delle prestazioni legate alle funzionalità e per la realizzazione tramite sinterizzazione su letto di polveri metalliche (PBF).
La prima fase di lavoro riguarda il disegno della stessa, con l’ausilio di simulazioni agli elementi finiti al fine di ricavare una struttura topologica ottimizzata. La seconda riguarda il processo di industrializzazione in relazione alla tecnologia additiva.
Sul modello del caso studio sono state utilizzate le singole applicazioni messe a disposizione dalla piattaforma per testarne sia il funzionamento che la qualità dei risultati nelle diverse fasi ed in alcuni casi anche i potenziali miglioramenti in termini di performance offerti dall’ambiente integrato.
Metodi di progettazione integrata (ed in generale le logiche DFX), in particolare se associati in questo caso all’idea del “digital manufacturing” che lega strettamente progettazione e produzione, possono essere estremamente efficaci nel soddisfacimento delle caratteristiche attese in termini di performance, unitamente alla riduzione dei tempi e delle risorse legate allo sviluppo prodotto.
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