METODOLOGIE PER IL CONTROLLO IN PROCESS DI STAMPAGGIO A FREDDO DI LAMIERE

L’obiettivo delle tesi è stato quello di sviluppare una metodologia per il controllo del processo di imbutitura profonda (deep drawing), anche noto come stampaggio profondo, di parti in acciaio di interesse per il settore automotive, mantenendo la qualità del componente ottimale al variare dei parametri soggetti a variazioni casuali (parametri noise). Lo sviluppo della metodologia è stato affrontato integrando due ambienti di modellazione: quello della simulazione agli elementi finiti (FE) del processo di imbutitura, che ha permesso di ottimizzare la fase di formatura al variare dei parametri di processo e dei parametri noise, e quello di post-processing dei dati FE e di modellazione delle procedure di controllo del processo di stampaggio. Lo studio agli elementi finiti è stato realizzato in ambiente AUTOFORM-SIGMA R10, mentre quello di modellazione in ambiente MATLAB. La verifica delle procedure di controllo è stata fatta in ambiente FE, che in questo caso è stato utilizzato come una pressa virtuale. Si è deciso di implementare un controllo di tipo in-line, ovvero man mano che il processo viene eseguito il controllore con i relativi attuatori esplica la sua azione. La parte utilizzata come caso di studio per implementare la procedura è un nodo a T che è stampato a partire da un blank in acciaio da profondo stampaggio DC05 con uno spessore di 0.75 mm. Il parametro su cui è stata focalizzata maggiormente l’attenzione è il draw-in, ovvero di quanto il blank scorre all’interno della matrice (o stampo). Il draw-in è importante in quanto racchiude al suo interno informazioni riguardo l’assottigliamento e la curvatura che per il nodo a T rappresentano parametri significativi per definire la qualità della parte a fine stampaggio. La condizione ottimale del processo di stampaggio prende come riferimento i risultati di un’attività numerico-sperimentale che ha permesso di stimare il coefficiente di attrito (parametro noise), la forza sul premilamiera (parametro di attuazione) e il draw-in di alcuni punti del blank, che nella sperimentazione sono stati acquisiti mediante sensori laser alloggiati nello stampo. Una volta individuate le condizioni ottimali del processo, ed in particolare le traiettorie (path) dei draw-in ottimali, una variazione del coefficiente di attrito, a cui corrisponde una variazione del draw-in, è stata inizialmente corretta variando in-process la forza sul premilamiera con un controllore PID, con l’obiettivo di mantenere i draw-in ottimali al variare del coefficiente di attrito (parametro noise). In una fase successiva del lavoro di tesi è stato realizzato un gemello digitale (digital twin) del processo di stampaggio per esplorare la risposta del sistema al variare dei parametri noise. In particolare, il digital twin è stato implementato con l’obiettivo di incorporare al suo interno le condizioni ottimali di forza sul premilamiera e di draw-in per ogni coefficiente di attrito tra blank e stampo congruente con il processo o di stampaggio. Con questo nuovo approccio la variazione del draw-in rispetto a quello di riferimento è stata utilizzata per stimare le nuove condizioni di attrito e di conseguenza la nuova forza sul premilamiera ottimale. Nel confronto dei risultati ottenuti con i due approcci si evidenzia che mentre con il controllore PID, i parametri di qualità della parte sono garantiti con una variazione continua della forza sul premilamiera, il digital twin non sembra necessitare di correzioni in process rispetto a quella iniziale, che è eseguita imponendo la forza sul premilamiera ottimale corrispondente ad una determinata condizione di attrito.