RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] TRASFORMA

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RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] TRASFORMA

  1. 1. Presentazione della Rete TRASFORMA (codice 28) Coordinatore scientifico Luigi Tricarico, DMMM – Politecnico di Bari
  2. 2. Le unità di ricerca Unità di ricerca Responsabile UR1 (laboratorio Advanced Forming & Manufacturing): Dip. di Meccanica Matematica e Management del Politecnico di Bari Ing. DdR. Gianfranco Palumbo (ING-IND16) UR2 (laboratorio Forming Research): Dip. di Ingegneria dell’Innovazione dell’Università del Salento Ing. Antonio Del Prete (ING-IND16) UR3 (laboratorio Tribolab): Dip. di Meccanica Matematica e Management del Politecnico di Bari Ing. DdR. Giuseppe Carbone (ING-IND13) UR4 (laboratorio High-Power Fiber Laser): CNR - Istituto di Fotonica e Nanotecnologie: UOS Bari c/o Dipartimento Interateneo di Fisica «M. Merlin» Dott. Antonio Ancona (FIS-01)
  3. 3. Obiettivo della Rete La Rete TRASFORMA mira ad essere un punto di riferimento per l’industrializzazione di processi di formatura innovativi basati sull’uso di mezzi flessibili (olio e gas), finalizzati alla produzione di componenti in leghe leggere. Al fine di realizzare componenti di forma complessa e con caratteristiche locali di spessore o resistenza, la Rete è dotata di attrezzature e strumenti di misura in grado di saldare, caratterizzare (anche dal punto di vista tribologico) e testare lamiere di spessore e/o materiale differente, anche ottimizzando il controllo delle forze di attrito all’interfaccia tra materiale e stampo Settori di impatto Trasporti (Automobilistico, Aeronautico, Aerospaziale) Elettronica Attrezzature sportive Biomedicale Industria del bianco Architettura e Design
  4. 4. Domanda di innovazione del sistema produttivo • Riduzione del peso complessivo delle strutture prodotte • Riduzione delle fasi di assemblaggio finali e dei costi di fabbricazione • Miglioramento delle performance delle parti prodotte • Realizzazione di geometrie complesse in un numero inferiore di step • Scelta di materiali e processi tecnologici • Realizzazione di superfici ad attrito controllato • Definizione dei parametri di processo per la saldatura e la formatura di materiali in tempi rapidi e con costi contenuti (studi di fattibilità) Offerta tecnologica della Rete • Processi di formatura flessibili (Idroformatura a caldo e a freddo e Formatura Superplastica) per la produzione di componenti in leghe metalliche leggere • Taglio e saldatura laser con sorgente a fibra attiva (Tailor Welded Blanks) • Tecniche teoriche e sperimentali per l’analisi delle proprietà tribologiche di superfici a contatto in moto relativo e in condizioni di lubrificazione limite, mista e lubrificata. • Tecniche sperimentali per la caratterizzazione morfologica di superfici e micro-meccanica di superfici e rivestimenti. • Caratterizzazione meccanica, tecnologica e metallografica di materiali metallici convenzionali ed innovativi, saldati e non • Utilizzo di materiali metallici difficile da formare con tecniche convenzionali • Ottimizzazione di processi di saldatura e taglio laser con approccio numerico/sperimentale • Trasferimento tecnologico e formazione
  5. 5. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 1. Studio numerico/sperimentale di processi di formatura flessibili a caldo basati su olio e gas Risultati raggiunti Sono state condotte prove sperimentali utilizzando una geometria benchmark su varie tipologie di materiali (leghe di Alluminio della serie 5xxx e 6xxx, lega di Magnesio AZ31B, lega di Titanio Gr.5, acciaio da profondo stampaggio) adottando sia il processo di Idroformatura che il processo di Formatura Superplastica Ricadute industriali • Possibilità di acquisire il know how utile alla gestione dei processi basati su gas ed olio • Possibilità di realizzare componenti di geometria complessa • Possibilità di industrializzare attrezzature e macchinari per la realizzazione dei processi di formatura flessibili Altri risultati Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Gigant Collaborazione nello sviluppo della pressa mensile
  6. 6. 1. Studio di processi di formatura flessibili a caldo basati su olio e gas Realizzazione sperimentale del componente oggetto di studio (case study) mediante Warm Hydroforming di una lamiera in lega AA6061 (T=110°C) Simulazione numerica del processo di Warm Hydroforming Acquisizione mediante sistema ARAMIS di una lamiera in lega AZ31B ottenuta con processo di Gas Forming (T=400°C, t=30s)
  7. 7. Lega di Magnesio AZ31 (450°C) Lega di Titanio Ti6Al4V (900°C)Lega di alluminio AA5083 (500°C) 1: Studio di processi di formatura flessibili a caldo basati su olio e gas
  8. 8. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 2. Formatura a caldo con gas di un componente automobilistico del Body in White Risultati raggiunti Ricadute industriali • Applicazione della formatura con gas in pressione in campo automobilistico per lo stampaggio di componenti in lega di alluminio del Body in White di autovetture di nicchia (Ferrari, McLaren, Porsche, BMW) con vantaggi principalmente in termini di riduzione del numero di parti assemblate grazie alla realizzazione di componenti di forma complessa in un unico pezzo Altri risultati • Aumento della resistenza a fatica del componente realizzati con meno giunzioni • Maggiore libertà nella progettazione di componenti in lega di alluminio in termini di geometrie ottenibili • Ampliamento delle conoscenze su materiali e su tecnologie innovative Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Fontana Group Contratto di Ricerca, Prestazione conto terzi Semestrale ESI Italia (ESI Group) Collaborazione Semestrale Hydro Aluminium Rolled Products GmbH Collaborazione Semestrale
  9. 9. Caratterizzazione di leghe di alluminio superplastiche tramite prove di espansione libera Realizzazione dello stampo e progettazione del sistema di controllo del riscaldamento Analisi termica dello stampo prototipo con riscaldamento localizzato 2. Formatura a caldo con gas di un componente automobilistico del Body in White
  10. 10. 2. Formatura a caldo con gas di un componente automobilistico del Body in White Simulazione numerica del processo di Blow Forming e progettazione del controllo della pressione di formatura Realizzazione sperimentale del componente ed analisi post-formatura
  11. 11. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 3. Apulia Windoors Technology (AWT) Risultati raggiunti Ricadute industriali • Sviluppo di un sistema-serramento scorrevole a tutta vista ad alto contenuto tecnologico. • Innovazione tecnologica di prodotto e processo per il settore di interesse: soluzioni tecnologiche avanzate in ambito prestazionale, di design e di automazione/movimentazione e chiusura Altri risultati • Risparmio Energetico e massimizzazione del comfort ambientale interno nell’ambito edilizio • Semplicità di utilizzo da parte dell’utilizzatore finale Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto MasterLab srl – Unipersonale Report attività di simulazione e sperimentali Riunioni indirizzo tecnico Mensile DFV srl Riunioni indirizzo tecnico Trimestrale Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per le Tecnologie della Costruzione Riunioni indirizzo tecnico Trimestrale
  12. 12. 3. Progetto regionale Apulia Windoors Technology Messa a punto del modello di simulazione del processo HPDC su un componente attualmente in produzione Prove interrotte di sola prima fase di iniezione effettuate presso la Master Srl Attrezzature per la preparazione dei provini di metallografia su lega ZAMA 15
  13. 13. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 4. Research & Development About Blanking And Optical Measurament System Risultati raggiunti: Aumento della competitività e affidabilità aziendale attraverso la realizzazione di attività di ricerca e sviluppo finalizzate, queste ultime, all’analisi di processi e metodi innovativi per la progettazione, la produzione e il controllo in linea. Ricadute industriali • Utilizzo di metodi e tecnologie innovative per la riduzione dei tempi e dei costi di progettazione e produzione • Utilizzo di strumenti per il controllo ottico dei prodotti in uscita dalla linea di stampaggio. Altri risultati • Studio e realizzazione di uno stampo a doppia trancia per lamiere di basso spessore • Studio di un sistema di controllo della lamiera in uscita dalla linea di stampaggio Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Bora Poland Aggiornamento per pianificazione e svolgimento attività Mensile
  14. 14. 4. Research & Development About Blanking And Optical Measurament System Modello FE per piegatura di TWB Dettaglio attrezzatura di piegatura per TWB Confronto numerico sperimentale
  15. 15. 4. Research & Development About Blanking And Optical Measurament System Pressa per prove di Idroformatura Confronto numerico sperimentale ad una profondità di idroformatura pari a 70 mm e componente a diverse profondità di idroformatura Confronto numerico sperimentale per due differenti spezzoni iniziali
  16. 16. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 5. Metodi innovativi ed ECO-sostenibili per lo Stampaggio ed il lavaggio di Lamiera ad alto spessore (ECO-SteLa) Risultati raggiunti: Ottimizzazione della linea di produzione attraverso l’introduzione di tecniche di “nesting” e la realizzazione di un’attrezzatura flessibile (stampo attivo) in grado di ottimizzare il fabbisogno lamiera al fine di ottenere una significativa riduzione degli scarti di lavorazione Ricadute industriali La soluzione tecnologico-produttiva sviluppata ha consentito di raggiungere le seguenti ricadute industriali: • aumento della produttività di processo • riduzione del fabbisogno di materiale e dello scarto della lavorazione • aumento della flessibilità di produzione. Altri risultati La tecnologia impiegata presso lo Stabilimento, prima del programma di ricerca, è stata indubbiamente migliorata in termini di qualità, riduzione costi ed abbattimento dei tempi di lavorazione. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Bora srl Aggiornamento per stato avanzamento attività Trimestrale
  17. 17. 5. Metodi innovativi ed ECO-sostenibili per lo Stampaggio ed il lavaggio di Lamiera ad alto spessore(ECO-SteLa) Dettaglio attrezzatura di trancia Confronto numerico sperimentale del profilo tranciato Confronto numerico sperimentale della forza di trancia
  18. 18. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 6. Caratterizzazione tribologica di materiali compositi e ceramici Risultati raggiunti Sono state sviluppate procedure teorico-numeriche e sperimentali per lo studio dell’attrito tra superfici in modo relativo al fine di predire o misurare l’attrito all’interfaccia e l’usura di materiali. Ricadute industriali • Le metodologie sviluppate costituiscono un punto fermo per la scelta di materiali antiusura/sacrificali per applicazioni nelle pompe centrifughe e turbine, che porta ad un miglioramento della qualità del prodotto ed ad un aumentata competitività dell’azienda sul terriotorio. Altri risultati • Le metodologie sviluppate hanno un campo di applicazione molto vasto ed in particolare risultano utili in tutti quelle applicazioni ingegneristiche nelle quali due superfici in moto relativo vengono a contatto. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Nuovo Pignone/General Electric Azienda operante nel settore delle valvole, pompe centrifughe e turbine.
  19. 19. 6. Caratterizzazionetribologica di materiali compositi e ceramici Tribometro Determinazione usura Andamento del coefficiente di attrito
  20. 20. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 7. Analisi tribologiche di usura di anelli distanziali per cuscinetti per applicazioni ferroviarie ad alta velocità Risultati raggiunti Vengono condotto prove conto-terzi per analizzare le proprietà di usura di diversi materiali utilizzati per cuscinetti ad alte prestazioni su treni ad alta velocità Ricadute industriali • Le analisi condotte stanno permettendo di individuare i materiali più adatti per ridurre i problemi di fretting negli anelli dei cuscinetti ferroviari. Le prove vengono condotte su tribometro e le superfici visualizzate al microscopio confocale. Altri risultati Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto SKF Azienda operante nel settore delle cuscinetti a rotolamento.
  21. 21. 7. Analisi tribologiche di usura di anelli distanziali per cuscinetti per applicazioni ferroviariead alta velocità Tribometro Nanoindentation Platform Atomic Force Microscope
  22. 22. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 8. Studio del processo di saldatura laser tra Flexible Printed Circuit (FPC) e chip di silicio Risultati raggiunti E’ stato eseguito uno studio di caratterizzazione completa del processo di saldatura laser di FPC su chip di silicio tramite sferette in lega StAgCu. I test di caratterizzazione post- processo hanno evidenziato una buona tenuta sia elettrica che meccanica delle saldature con percentuale di successo superiore al 70%. Ricadute industriali La tecnologia sviluppata potrà essere utilizzata per la fabbricazione su scala di una nuova generazione di detector di particelle per gli esperimenti di fisica nucleare, generando un indotto industriale nel campo della fornitura di sistemi laser dedicati a questa attività. Altri risultati Il know-how generato può essere utilizzato anche in altri campi connessi alla fabbricaione di dipositivi elettronici basati su FPC. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Kirana S.r.l. PMI operante nel campo dello sviluppo di processi e di sistemi laser per il manifatturiero
  23. 23. 8. Studio del processo di saldatura laser tra Flexible PrintedCircuit (FPC) e chip di silicio FPC saldata al laser Macrografia saldatura con laser a fibra Impianto High power fiber laser
  24. 24. Attività promozionali svolte La promozione dei laboratori della rete TRASFORMA è stata fatta in ambito sia nazionale che internazionale dal personale della rete stessa. Le sedi nelle quali questa promozione è stata fatta sono fondamentalmente di tre tipologie: 1. congresso nazionale o internazionale in concomitanza della presentazione di lavori di ricerca 2. riviste internazionali dove sono stati pubblicati i risultati più importanti dell’attività di ricerca svolta dai laboratori della rete 3. presso aziende meccaniche mediante riunioni e/o visite ai laboratori della rete E’ inoltre opportuno evidenziare che, in aggiunta al sito web della rete (vedi sotto) sono stati allestiti i siti web relativi al laboratorio Advanced Forming & Manufacturing (http://afmlab.poliba.it), Tribolab (http://tribolab.poliba.it) e Forming Research (http://xxxxxxxxx) Sito web della Rete: http://www.poliba.it/ricerca/trasforma
  25. 25. Attività programmate - Espansione del laboratorio con acquisto di ulteriori attrezzature - Incremento delle attività di ricerca con il fine di migliorare le tecniche di misura ed i particolare quelle legate alla misure di morfologia in liquido tramite microscopio a forza atomica - Ampliamento delle collaborazioni scientifiche con istituti di ricerca presenti sia sul territorio (in particolare con CNR e IIT, alcune già in atto) che a livello nazionale e transnazionale attraverso progetti di ricerca congiunti (alcuni già attivi – PRIN 2012, altri in fase di valutazione – accordi bilaterali con Tubitak/Turchia e IMR/Cina) - Ampliamento del bacino di utenza delle aziende ibteressate ai servizi e/o competenze e/o attrezzature della Rete, puntando al livello non solo nazionale ma anche internazionale. - Definizione di un tariffario dei servizi offerti dalla rete.
  26. 26. Contatti Rete di Laboratori TRASFORMA Politecnico di Bari Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Gestionale (DIMeG) Sezione Tecnologie Impianti ed Economia (TIE) Viale Japigia, 182 70126 Bari Tel. 0805962778 FAX 0805962788 e-mail: trasforma@poliba.it

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