La simulazione può trasformare la formatura a freddo

Simulazione per la formatura di materiali metallici

La progettazione e la produzione di componenti mediante deformazione plastica a freddo riserva sfide non banali da affrontare, in virtù delle particolari forme geometriche richieste, la mancanza di sovrametalli e le elevate pressioni agenti sulle superfici stampanti, le quali richiedono particolari attenzioni nella fase progettuale e costruttiva. In particolare è necessario individuare la miglior sequenza di stampaggio al fine di bilanciare le deformazioni e i carichi sulle diverse stazioni di lavoro, assicurando l’assenza di difetti sul componente e bilanciando la vita utile delle attrezzature.

In questo scenario, la simulazione si propone come valido supporto alla definizione del ciclo produttivo, affiancando il progettista nella scelta dei parametri di processo e nell’ottimizzazione dei diversi scenari. Con particolare riferimento allo stampaggio a freddo, la simulazione di processo permette di:

• verificare l’assenza di difetti quali cricche, ripieghe e componenti incompleti;
• assicurare le caratteristiche meccaniche finali richieste dal cliente;
• ottimizzare la distribuzione della deformazione nelle diverse stazioni di stampaggio;
• prevedere il comportamento delle attrezzature di stampaggio in termini di usura e fatica;

Attraverso la simulazione il progettista sa con precisione quanto materiale serve per produrre un determinato componente, la sequenza di processo più appropriata ed infine il ciclo di trattamento termico più indicato. E tutto questo quasi in tempo reale, se supportato dal giusto strumento.

Vantaggi della simulazione nella deformazione delle leghe metalliche

I vantaggi principali derivanti dall’adozione della simulazione di processo nell’ambito della deformazione plastica delle leghe metalliche sono molteplici. In un mondo produttivo sempre più competitivo ed attento all’aspetto ecologico, la tradizionale metodologia trial&error non è più accettabile. Sono necessari approcci innovativi e più sostenibili.

In primis, un più efficiente uso della materia prima. Sempre più spesso questi materiali sono particolarmente costosi ed è quindi necessario minimizzare qualsiasi utilizzo non direttamente utile alla produzione del componente finale. Scarti (bave o componenti non conformi) e campionature debbono essere eliminate o ridotte al minimo per poter assicurare profittabilità e competitività sul mercato.

Inoltre, in un mercato dell’energia sempre più difficile in termini di prezzi ed approvvigionamenti, la simulazione permette un uso più oculato di energia elettrica e gas, in termini di utilizzo delle presse e dei forni di trattamento termico. 

Infine, grazie alle analisi di fatica termo-meccanica e di usura, il progettista può assicurare un più attento utilizzo delle attrezzature di stampaggio minimizzando i fermi macchina e i costi di riparazione e sostituzione, per una produzione più efficiente.

La simulazione numerica di processo fornisce un linguaggio oggettivo e visuale che permette un rapido sviluppo dei processi di co-design. È infatti possibile analizzare diverse configurazioni geometriche e di processo produttivo e valutarne le conseguenze a livello di resistenza del componente in esercizio. Questo approccio permette lo sviluppo di un approccio win-win tra cliente e fornitore, ottimizzando la progettazione di prodotto e di processo.

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