Sviluppo e ottimizzazione del processo di imbutitura tramite simulazione numerica FEM = Development and Optimization of the Deep Drawing Process through FEM Numerical Simulation

Il progetto di tesi è stato svolto all'interno dell'azienda Sacel Srl, avente sede a Ozegno (TO) e uno stabilimento produttivo a San Giorgio (TO), tutte le attività che verranno illustrate all'interno della tesi hanno avuto luogo nella sede di Ozegna, dove risiede l'ufficio tecnico. Lo scopo del progetto era quello di individuare il processo produttivo più adatto alla realizzazione di un componente in una particolare lega di Titanio, ossia Ti6Al4V - ELI. Le specifiche dimensionali e geometriche sono state fornite dal cliente che ha commissionato lo studio di ricerca e sviluppo. In un primo momento della permanenza in Azienda, sono state svolte delle attività di ricerca sul materiale, sulle proprietà meccaniche e chimiche, andando ad effettuare un confronto incrociato tra i certificati di fornitura e i report forniti dai laboratori presso cui è stata effettuata la caratterizzazione del materiale. Una fase fondamentale è stata proprio quella della caratterizzazione del materiale, grazie a cui si è reso possibile l'inserimento dei dati all'interno del simulatore, che ha permesso di condurre le simulazioni FEM. Le prime prove empiriche sono state condotte grazie all'ausilio di uno stampo di imbutitura già esistente, derivante da un progetto svolto in passato sul medesimo componente. In questa fase è stato possibile valutare l'accuratezza e la correttezza del software utilizzato, dal momento che sono stati messi a confronto, in modo qualitativo, i risultati ottenuti dalle prove fisiche e dalle simulazioni. Questa comparazione ha evidenziato una coerenza tra i risultati ottenuti. Dopodiché è stata avviata una procedura iterativa con l'obiettivo di ottenere la migliore configurazione di stampaggio per questo materiale, sono stati modificati i singoli parametri di processo di volta in volta per andare a valutare l'effetto di ogni cambiamento. Sulla base dei risultati ottenuti sono state portate avanti due possibilità: una configurazione con il cosiddetto \textit{cappello}, ossia una flangia nella parte superiore del pezzo, e una in cui non era presente. In seguito a numerose analisi condotte, è stata individuata una condizione ottimale di stampaggio, in cui c'erano buone possibilità di ottenere un pezzo stampato. Dopodiché è stato modellato il nuovo stampo e messo in costruzione per effettuare nuovamente delle prove empiriche per mettere a confronto i risultati. Una volta ottenuto l'imbutito è stata ancora eseguita un'operazione di taglio per ottenere la geometria del pezzo riportata a disegno. A livello aziendale il progetto non è concluso, dunque è stata ipotizzata la prosecuzione valutando diversi scenari per ottenere un pezzo che sia conforme alle specifiche dimensionali e geometriche richieste dal cliente. Un ruolo fondamentale è stato assunto dalla simulazione agli elementi finiti, questo è uno strumento molto potente all'interno delle aziende. Infatti permette di ridurre i tempi e i costi che si dovrebbero sostenere qualora ci si addentrasse in una campagna sperimentale, in cui si rende necessaria la costruzione di diversi prototipi prima di ottenere la configurazione ottimale.