Rufrano, Vito (2013) SVILUPPO E VALIDAZIONE DI UNA METODOLOGIA PER LA SIMULAZIONE DEGLI ASSEMBLAGGI DI CORPI DEFORMABILI NELLA SALDATURA LASER REMOTA. [Tesi di dottorato]

Anteprima

Testo Vito Rufrano Tesi.pdf Download (16MB) | Anteprima

Abstract

I moderni sistemi di produzione cercano continuamente di migliorare il grado di soddisfazione dei clienti finali e il soddisfacimento dei requisiti di progetto, cercando di ridurre i costi associati ai processi produttivi e con un’attenzione sempre maggiore per le problematiche relative all’impatto ambientale. Il settore automobilistico è sicuramente uno dei campi dove maggiormente tali metodologie sono state sviluppate ed implementate con successo. Gran parte dei costi relativi alla produzione di un autoveicolo risiedono nella realizzazione delle apparecchiature di assemblaggio, e una corretta simulazione virtuale mirata all’individuazione preliminare di problemi costituisce di sicuro un fattore di successo sul mercato. Le parti possono essere assemblate attraverso le metodologia classiche: rivetti (SPR) e saldature a resistenza(RSW) o mediante nuove metodologie. Negli ultimi anni una nuova tecnologia è stata sviluppata e impiagata con successo sempre maggiore nel settore automotive la saldatura laser, ed in particolare la saldatura laser remota RLW. Se da un lato tale tecnologia presenta ancora molti limiti di applicabilità dall’altro assicura un notevole risparmio di tempi e di costi. Nell’ottica di un miglioramento continuo dei processi e di una validazione virtuale degli stessi è nata l’esigenza di costruire un sistema di simulazione efficiente per il RLW. L’utilizzo del RLW per le saldature di elementi in acciaio zincato, comunemente utilizzati in campo automotive, presenta alcuni problemi tecnologici. Uno dei principali parametri critici per la tecnologia in analisi, è il controllo del gap che si viene a creare tra le parti da saldare. Il processo di assemblaggio, precedente alla realizzazione della saldatura vera e propria, riferisce tra loro le parti, e le deforma in modo da creare un piccolo gap nell’orine di pochi decimi di millimetro tra le superfici dei componenti, il controllo dei valori massimi e minimi di questo gap è di fondamentale importanza per ottenere saldature di qualità. Tale metodologia rende inutilizzabile l’approccio classico dell’analisi degli assemblati, che in genere considera rigide le parti, relativamente al RLW è necessario valutare anche la deformabilità dei componenti. Un intero ambiante di simulazione FEM, relativo agli elementi Shell è stato sviluppato. Sono stati utilizzati elementi Shell in quanto rappresentano sicuramente il miglior elemento a disposizione per simulare le parti in lamiera sottile. Si è deciso di costruire un ambiente di calcolo dedicato in quanto, i software commerciali presentano un basso grado di personalizzazione, inoltre non sempre è possibile costruire gli strumenti necessari all’analisi di un particolare processo produttivo. L’ambiente di calcolo, relativo all’analisi delle Shell, è stato costruito a partire dalla teoria classica di Mindlin, sovrapponendo poi gli effetti membranali e flessionali per costruire l’elemento Shell. Per superare i problemi connessi al fenomeno del locking, sono state implementate strategie correttive come l’MITC. L’ambiente di simulazione costruito è stato verificato e validato, rispettivamente rispetto ai test case presenti in letteratura, confrontando anche i risultati ottenuti con quelli dei maggiori FEM commerciali, e validato mediante un test case reale, costruito ad hoc, costituito da uno fixture prototipale, e da tutti gli elementi caratteristici della saldatura laser remota. L’ambiente di simulazione ottenuto, è stato utilizzato in una strategia di ottimizzazione, che attraverso una corretta progettazione della fixture, consente di controllare il gap che si crea tra le parti. La strategia di ottimizzazione, è stata testata su componenti reali, e sarà utilizzata sul caso studio reale costituito da una portiera automobilistica. La strategia proposta utilizza le variate geometriche delle parti, ottenute in maniera pseudo-casuale a partire da rilievi effettuati su componenti reali. L’algoritmo di ottimizzazione guiderà la soluzione verso un ottimo robusto rispetto alla variabilità ipotizzata dell’intera produzione. L’intero lavoro è stato sviluppato nell’ambito del progetto europeo RLW-navigator.

Downloads

Actions (login required)

Modifica documento