Presentazione della Rete
TISMA - Laboratorio di TECNICHE
INNOVATIVE PER LA SALDATURA DI
MATERIALI AVANZATI
Cod. Id. Proget...
Le unità di ricerca
Unità di ricerca Responsabile
UR 1 Prof. Ing. Giuseppe Casalino
(Politecnico di Bari)
UR 2 Prof. Ing. ...
Obiettivi della Rete
• Studio della saldabilità dei materiali industriali avanzati mediante il
miglioramento di tecnologie...
Domanda di innovazione del
sistema produttivo
• Individuazione di materiali
avanzati, capaci di prestazioni
migliori rispe...
Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 1. INNOVHEAD - Tecnologie innovative per
riduzione emissioni, consumi e costi ope...
Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
Distretto MEDIS S.c.a.r.l.
(Centro Ricerche Fiat,
MERMEC)
Collabo...
Saldatura laser-TIG
laminato-SLM in AISI 316L
Macrografia di una sezione trasversale
di un giunto saldato
Deposizione lase...
Diffrattometro a raggi X
Sistema Prism per misure di tensioni residue
Le attività svolte al 31/12/2013
Progetto 2. ELIOS - Strutture di nuova concezione saldate
con laser in fibra - Cod. PON01...
Setup saldatura laser titanio
Modellazione sorgente laser
Macrografia di un giunto in lega di
titanio saldato laser
Simula...
Diffrattometro a raggi X
Misura termografica
Le attività svolte al 31/12/2013
Progetto 3. TEMA (TEcnologie Produttive e Manutentive
applicate ai Propulsori Aeronautici...
Articolazione progetto TEMA
Sorgente laser da impiegare
Le attività svolte al 31/12/2013
Progetto 4. DITECO (DIfetti, danneggiamenti e TEcniche di
riparazione nei processi produt...
Pannello irrigidito cocurato
Sorgente laser da impiegare
Box multispar cocurato
Le attività svolte al 31/12/2013
Progetto 5. COMET (Characterization Of MEtallurgical
joining Technologies for Al, Al-Li a...
Possibili combinazioni di saldatura laser di
materiali dissimili
Schema della sostituzione del processo di rivettatura
con...
Le attività svolte al 31/12/2013
Consulenza 6. FLYCASH 2.0 - Studio e progettazione del ciclo
di lavoro e di assemblaggio ...
Macchina laser da impiegare
Le attività svolte al 31/12/2013
Progetto 8. PON EURO 6 - Elettronica di controllo, sistema
d’iniezione, strategie di comb...
Le attività svolte al 31/12/2013Contratto di ricerca 9. Determinazione delle caratteristiche
meccaniche a fatica di materi...
Contratto di ricerca 10. Misura di tensioni residue su componente in
titanio
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Risultati raggiunti: progetto in corso di definizione
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Sistema di attacco elettrolitico
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Risultati raggiunti: Valutato sufficiente m...
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Progetto 13. LABREP - LABORATORIO SUL REPAIR-
nell’ambito del Programma bando PON
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Schema del le attività di Ricerca:
- Acquisizione materiali
- Realizzazione dei provini e eventuali attrezzature
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Le attività svolte al 31/12/2013
Servizi diretti all’impresa 14. Esecuzione di prove di fatica e prove statiche
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Attrezzatura TISMA impiegata per test di
lunga durata, con monitoraggio termografico.
Provino in prova con estensimetri pe...
Attività promozionali svolte
• SMAU BARI - SMART PUGLIA EXPO 2013, nella sezione Acceleratori di
Innovazione, 6-7 Febbraio...
Internazionalizzazione del laboratorio
• Collaborazione con il laboratorio Procédés et Ingénierie en
Mécanique et Matériau...
Attività programmate:
• Partecipazione congresso SPIE a febbraio con articolo dal titolo
«Laser-assisted Friction Stir Wel...
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RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] TISMA

  1. 1. Presentazione della Rete TISMA - Laboratorio di TECNICHE INNOVATIVE PER LA SALDATURA DI MATERIALI AVANZATI Cod. Id. Progetto 21 Coordinatore scientifico Prof. Ing. Antonio D. Ludovico (Politecnico di Bari)
  2. 2. Le unità di ricerca Unità di ricerca Responsabile UR 1 Prof. Ing. Giuseppe Casalino (Politecnico di Bari) UR 2 Prof. Ing. Caterina Casavola (Politecnico di Bari) UR 3 Prof. Ing. Francesco W. Panella (Università del Salento)
  3. 3. Obiettivi della Rete • Studio della saldabilità dei materiali industriali avanzati mediante il miglioramento di tecnologie di saldatura note, la concezione e sviluppo di nuove tecniche e le procedure e tecniche di controllo e collaudo per la caratterizzazione della qualità dei prodotti saldati. • Consulenza alle piccole e medie imprese del territorio che hanno bisogno di affrontare e risolvere problemi di giunzione nelle loro produzioni. Il trasferimento tecnologico verso queste imprese può essere sia di carattere tecnico, come nel caso della scelta della tecnologia migliore, dei parametri di processo, dei materiali, che commerciale, legato alla conoscenza dei costi di acquisto, gestione e manutenzione delle macchine. Settori di impatto Nuovi materiali e nuove tecnologie per i sistemi produttivi Meccanica avanzata Aerospazio
  4. 4. Domanda di innovazione del sistema produttivo • Individuazione di materiali avanzati, capaci di prestazioni migliori rispetto a quelli tradizionali, per l’innovazione di prodotti già in commercio • Riduzione dei costi e dei tempi di produzione • Studio di processi innovativi ed automatizzati per la giunzione di materiali dissimili e difficilmente saldabili Offerta tecnologica della Rete • Studio, caratterizzazione ed ottimizzazione dei processi di saldatura laser, arco, Friction Stir Welding, saldatura ibrida laser-arco, saldatura ibrida laser-Friction Stir Welding • Modellazione numerica tramite metodo agli elementi finiti (FEM) o tecniche di intelligenza artificiale del processo di saldatura
  5. 5. Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 1. INNOVHEAD - Tecnologie innovative per riduzione emissioni, consumi e costi operativi di motori Heavy Duty - Cod. PON02_00576_3333604 durata 36 mesi (2012- 2015) Risultati raggiunti: Stato dell’arte dei processi di sinterizzazione laser, deposizione laser, microlavorazioni laser dei materiali per applicazioni motoristiche Ricadute industriali • Materiali e lavorazioni innovative per attuatori meccatronici e loro ottimizzazione • Progettazione mediante tecniche sperimentali • Verifica dimensionale del componente tramite macchina CMM e tecniche ottiche interferometriche ad alta risoluzione (UR1 EMILIA) • Valutazione delle prestazioni meccaniche dei materiali: Test di durata (a caldo ed in ambiente corrosivo) e Stress Residui (su componenti sinterizzati e rivestiti) (UR2 TISMA+UR1 EMILIA) Altri risultati • Rafforzamento e valorizzazione dell'intera filiera della ricerca e delle reti di cooperazione tra il sistema della ricerca e le imprese, per contribuire alla competitività e alla crescita economica; • Innalzamento del livello delle competenze e delle conoscenze scientifiche e tecniche nel sistema produttivo e nelle Istituzioni; • Ricadute in campo ambientale e dei trasporti.
  6. 6. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Distretto MEDIS S.c.a.r.l. (Centro Ricerche Fiat, MERMEC) Collaborazione diretta per redazione progetto Alta
  7. 7. Saldatura laser-TIG laminato-SLM in AISI 316L Macrografia di una sezione trasversale di un giunto saldato Deposizione laser di materiale composito Ni-WC/Co/Cr Setup saldatura LASER-TIG
  8. 8. Diffrattometro a raggi X Sistema Prism per misure di tensioni residue
  9. 9. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 2. ELIOS - Strutture di nuova concezione saldate con laser in fibra - Cod. PON01_01269 - durata 36 mesi (2012-2015) Risultati raggiunti: Stato dell’arte sulla simulazione agli elementi finiti (FEM) del processo di saldatura laser per keyhole Ricadute industriali • Sviluppo di processi innovativi di fabbricazione di componenti complessi in titanio di nuova concezione per l’industria aeronautica, utilizzando la tecnologia Laser Beam Welding (LBW) • Abbattimento significativo degli sfridi di lavorazione a finire (riduzione del rapporto buy-to-fly). Altri risultati • Valutazione della saldabilità LBW delle leghe di titanio • Modellazione del processo LBW e del comportamento meccanico del giunto • Definizione della metodologia di caratterizzazione dei giunti ottenuti con LBW (UR1 EMILIA) Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto CONSORZIO CALEF (Alenia Aeronautica SpA, RTM SpA, LASIT SpA, Boeing Operations International Inc, APR Srl, ) Collaborazione diretta Alta Centro Sviluppo Materiali Collaborazione indiretta Bassa
  10. 10. Setup saldatura laser titanio Modellazione sorgente laser Macrografia di un giunto in lega di titanio saldato laser Simulazione saldatura laser
  11. 11. Diffrattometro a raggi X Misura termografica
  12. 12. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 3. TEMA (TEcnologie Produttive e Manutentive applicate ai Propulsori Aeronautici) PON 2007-2013, Bando n°713/Ric. TITOLO III Risultati raggiunti: non ancora avviato. Ricadute industriali • Sviluppo di tecnologie innovative per la realizzazione e per la riparazione di componenti aeronautici. Altri risultati • Rendere disponibile un sistema innovativo di deposizione laser, in grado di depositare polveri di materiali metallici, intermetallici e ceramici con basso livello di difettosità; • Possibilità di recuperare componenti danneggiati in esercizio tramite l’identificazione dell’area da riparare, la valutazione del materiale di apporto da depositare per ripristinare le caratteristiche geometriche originali, la definizione della strategia di deposizione e la realizzazione della deposizione; • Miglioramento delle prestazioni di componenti usurati attraverso la deposizione di materiali diversi e più performanti del materiale base; • Definizione delle metodologie di analisi delle superfici ripristinate utilizzando nuove tecniche di misurazione delle tensioni superficiali e del controllo dimensionale per verificare la conformità della superficie ripristinata con gli standard previsti nelle applicazioni aeronautiche e per l’ottimizzazione dei parametri di processo di deposizione del materiale. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto AVIO SpA Collaborazione diretta per redazione progetto Alta CETMA Collaborazione indiretta Bassa
  13. 13. Articolazione progetto TEMA Sorgente laser da impiegare
  14. 14. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 4. DITECO (DIfetti, danneggiamenti e TEcniche di riparazione nei processi produttivi di grandi strutture in COmposito ) PON 2007-2013, Bando n°713/Ric. TITOLO III Risultati raggiunti: non ancora avviato. Ricadute industriali • Le tecnologie e sistemi da sviluppare per la riparazione di strutture in composito di vario tipo (solido laminato, sandwich e componenti integrati) permetteranno di ridurre notevolmente il costo delle riparazioni, il tempo di flusso richiesto e/o la messa a terra del velivolo, e consentiranno anche di riparare danni oggi “non riparabili”, riducendo così il numero di scarti di produzione. Altri risultati • Le tecnologie e le soluzioni innovative sviluppate potranno essere oggetto di proprietà brevettuale degli enti di ricerca e delle aziende coinvolte. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Alenia Aermacchi Collaborazione diretta per redazione progetto Alta CETMA Collaborazione indiretta Bassa Enginsoft Collaborazione indiretta Bassa Salver S.p.A. Collaborazione indiretta Bassa Novotech Collaborazione indiretta Bassa Altran Collaborazione indiretta Bassa SCS - Frisoli Collaborazione indiretta Bassa
  15. 15. Pannello irrigidito cocurato Sorgente laser da impiegare Box multispar cocurato
  16. 16. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 5. COMET (Characterization Of MEtallurgical joining Technologies for Al, Al-Li and Mg joints) CLEAN SKY RESEARCH and TECHNOLOGY DEVELOPMENT PROJECTS Risultati raggiunti: non ancora avviato Ricadute industriali • Riduzione del peso nella fabbricazione di pannelli aeronautici • Riduzione dei tempi e dei costi di produzione di pannelli aeronautici Altri risultati • Acquisizione notevole know how sulla saldatura laser di materiali dissimili (leghe di alluminio /leghe alluminio-litio/ leghe di Magnesio) Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto CIDAUT Foundation (Spagna) Collaborazione diretta per redazione progetto Alta ITRB (Cipro) Collaborazione indiretta Bassa PBLH (Belgio) Collaborazione indiretta Bassa
  17. 17. Possibili combinazioni di saldatura laser di materiali dissimili Schema della sostituzione del processo di rivettatura con saldatura laser
  18. 18. Le attività svolte al 31/12/2013 Consulenza 6. FLYCASH 2.0 - Studio e progettazione del ciclo di lavoro e di assemblaggio per la realizzazione della struttura esterna ed interna di un sistema di pagamento automatico Risultati raggiunti: stato dell’arte relativo ai processi di produzione della struttura interna ed esterna dei sistemi di pagamento automatici Ricadute industriali • Avvio di una nuova produzione Altri risultati • Acquisizione know how sulla saldatura laser delle strutture interna ed esterna (esteticamente gradevole) di sistemi di pagamento automatici Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Euronet srl Collaborazione diretta Alta WEC srl Collaborazione diretta Alta
  19. 19. Macchina laser da impiegare
  20. 20. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 8. PON EURO 6 - Elettronica di controllo, sistema d’iniezione, strategie di combustione, sensoristica avanzata e tecnologie di processo innovativi per motori diesel a basse emissioni inquinanti – Cod. PON01_02238 Risultati raggiunti: Creazione set up ottico per la valutazione dei fori Ricadute industriali • Trasferimento di know-how su stato dell’arte, soluzioni innovative e problematiche relative alla tecnologia laser (UR2 TISMA – UR1 EMILIA) • Messa a punto di una metodologia di valutazione dei fori mediante tecniche ottiche e/o optoelettroniche (UR2 TISMA – UR1 EMILIA) Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Centro Ricerche Fiat Collaborazione diretta Alta MASMEC s.r.l. Collaborazione diretta Media Magneti Marelli S.P.A. Collaborazione diretta Alta Isotta Fraschini S.P.A. Collaborazione diretta Media TECNOGAMMA s.p.a. Collaborazione diretta Media
  21. 21. Le attività svolte al 31/12/2013Contratto di ricerca 9. Determinazione delle caratteristiche meccaniche a fatica di materiali metallici per componenti automotive prodotti da Magneti Marelli Risultati raggiunti: Valutazione del miglio materiale per la realizzazione di componenti specifici Ricadute industriali • Definire il tratto di vita a termine e il limite di fatica dei materiali in studio con una condizione di carico mono- assiale e, dunque, costruire la relativa curva media stress-numero di cicli a rottura. • Definire curva strain locale-numero di cicli a rottura e una misura degli stress residui al piede del cordone per componenti saldati. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Magneti Marelli Collaborazione diretta Alta
  22. 22. Contratto di ricerca 10. Misura di tensioni residue su componente in titanio Risultati raggiunti: progetto in corso di definizione Ricadute industriali • Misura di TR tramite X-ray su tubo calandrato in Titanio gr4 montato in interferenza sopra ad un rullo rotante che monta dei magneti Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto SGM Gantry S.p.A Collaborazione diretta Primo contatto
  23. 23. Contratto di ricerca 11. Misura di TR tramite x-ray su ingranaggio Risultati raggiunti: progetto in corso di definizione Ricadute industriali • Miglioramento di affidabilità di componenti meccanici critici Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto AVIO S.p.A. Collaborazione diretta Alta
  24. 24. Sistema di attacco elettrolitico
  25. 25. Progetto Clean Sky 12. Fatigue testing and modelling of INCONEL® welded joints Risultati raggiunti: Valutato sufficiente ma non vincitore. Ricadute industriali • Caratterizzazione a fatica della lega INCONEL® a basso e alto numero di cicli • Propagazione di cricche in giunti saldati in INCONEL® sottoposti a creep ad alta temperatura Altri risultati • Miglioramento dell’affidabilità di componenti in INCONEL® Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Fiabilité Mécanique (Francia) Collaborazione diretta Alta
  26. 26. Le attività svolte al 31/12/2013 Progetto 13. LABREP - LABORATORIO SUL REPAIR- nell’ambito del Programma bando PON Ricerca e Competitività 2007-2013 MiUR - durata 36 mesi (2012-2015) Risultati raggiunti: Stato dell’arte sulle operazioni avanzate di testing ciclico ad elevate temperature su provini in lega con riporto superficiale ri-condizionato, per il repair di elementi aeronautici nei propulsori. Luogo: Unisalento (UR3) Ricadute industriali • Miglioramento delle procedure di repair di elementi ad alto valore aggiunto, tramite la validazione di nuovi processi speciali ed eliminazione di utilizzo brevetti esterni all’industria italiana • Miglioramento delle caratteristiche meccaniche e di durata all’abrasione e fretting nel tempo. Altri risultati • Avanzamento su nuove tecnologie di repair basate su Cold- spray e electro-spark deposition. • Ottimizzazione di test a lunghissima durata con apparecchiatura e procedure avanzate Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto AVIO Brindisi, Cetma (ENEA), Centro Laser (BA), NanoFab (Campania), Collaborazione diretta Alta Unisalerno Collaborazione indiretta Bassa
  27. 27. Schema del le attività di Ricerca: - Acquisizione materiali - Realizzazione dei provini e eventuali attrezzature - Ottimizzazione dei parametri di processo - Eventuali trattamenti termici - Esami microstrutturali, durezza - Test di Trazione - LCF - Creep - Fattibilità del processo su componente reale - Analisi micro-strutturale - Controllo dimensionale Riparazione con la tecnologia laser di un danneggiamento locale su un profilo aerodinamico di una pala
  28. 28. Le attività svolte al 31/12/2013 Servizi diretti all’impresa 14. Esecuzione di prove di fatica e prove statiche speciali su elementi in materiale composito ad utilizzo aeronautico. Contratto in corso e stipulato con il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione (UR3). Committente: Alenia Aermacchi (FG) Contratto in corso e stipulato con il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione (UR3). Committente: Agusta Westland (BR) Ricadute industriali • Certificazione delle prestazioni effettive a fatica di alcuni provini tecnologici in materiale composito ad utilizzo aeronautico, secondo la normativa ASTM (prove su tension test specimens e bearing test specimens). Altri risultati • Valutazione degli effetti termici e della variazione di rigidezza nel tempo, in funzione del raggiungimento del danno. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Alenia-Aermacchi (FG) Collaborazione diretta Media Agusta Westland (BR) Collaborazione indiretta Media
  29. 29. Attrezzatura TISMA impiegata per test di lunga durata, con monitoraggio termografico. Provino in prova con estensimetri per il monitoraggio delle deformazioni. Attrezzatura di supporto anti-buckling Esempio di specimens rivettati e danneggiati a fatica a 106 cicli.
  30. 30. Attività promozionali svolte • SMAU BARI - SMART PUGLIA EXPO 2013, nella sezione Acceleratori di Innovazione, 6-7 Febbraio 2013. • PromozioneL@ser, all'interno dell'AITeM, l'Associazione Italiana Tecnologia Meccanica (www.aitem.org). • Pubblicazione schede di sede con descrizione dei laboratori coinvolti - RIVISTA APPLICAZIONI LASER – PUBLITEC – N. 41 Maggio-Giugno 2013. • Fiera Expolaser, PIACENZA 14-16 Novembre 2013 – stand di PromozioneL@ser con presentazione schede di sede. • Pubblicazione sulla Newsletter di Stresstech Group Customer dell’articolo divulgativo” UNIVERSITY OF BARI IN ITALY HAS NOW EVERYTHING FOR STRESS MEASURING“, n.1, November 2012. • Presentazione del Lab. presso aziende e centri di ricerca. • Pubblicazione dei principali risultati di attività svolte nell’ambito del Lab. TISMA in articoli scientifici su riviste ad elevata collocazione editoriale. Sito web della Rete: http://www.dimeg.poliba.it/tisma/
  31. 31. Internazionalizzazione del laboratorio • Collaborazione con il laboratorio Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM) presso ENSAM di Parigi. Il laboratorio PIMM fa parte della rete di laboratori del Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS), Francia. • Collaborazione con il Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Génie Civil dell’università di Cergy Pontoise, Neuville, Francia. • Collaborazione con il centro tecnologico Fundación CIDAUT Parque Tecnlógico de Boecillo (Valladolid) Spagna. • Collaborazione con il Prof. C.M. Sonsino del Fraunhofer Institute for Structural Durability LBF, Darmstadt (Germany). • Collaborazione con il Prof. G. Pluvinage del Fiabilité Mécanique, Conseils Silly sur Nied (France).
  32. 32. Attività programmate: • Partecipazione congresso SPIE a febbraio con articolo dal titolo «Laser-assisted Friction Stir Welding of aluminum alloy lap joints: microstructural and microhardness characterizations» • Partecipazione call CLEANSKY 2014 • Partecipazioni a Expolaser FORUM, PIACENZA 2014 – convegno di PromozioneL@ser • Invito docenti e ricercatori dai laboratori internazionali partner
  33. 33. Contatti • Coordinatore scientifico: Prof. Ing. Antonio D. Ludovico Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management – Politecnico di Bari Viale Japigia 182 - 70126 Bari tel. 0805962755 mail ludovico@poliba.it • Responsabile scientifico UR 1: Prof. Ing. Giuseppe Casalino Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management – Politecnico di Bari Viale Japigia 182 - 70126 Bari tel. 0805962753 mail g.casalino@poliba.it • Responsabile scientifico UR 2: Prof. Ing. Caterina Casavola Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management – Politecnico di Bari Viale Japigia 182 - 70126 Bari tel. 0805962787 mail casavola@poliba.it • Responsabile scientifico UR 3: Prof. Ing. Francesco W. Panella Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione – Università del Salento S.P. 6 Lecce – Monteroni, 73100 Lecce tel. 0832297769 mail francesco.panella@unisalento.it
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