STUDIO DEL PROCESSO DI GAS FORMING PER IL RESHAPING DI UN COMPONENTE A FINE VITA IN LEGA DI ALLUMINIO

Nel contesto della crescente attenzione verso l’economia circolare, la presente tesi si concentra sullo studio del processo di Gas Forming quale soluzione per l’applicazione dell’approccio di reshaping, basato sulla “rideformazione” di un componente metallico a fine vita (End-of-Life, EoL) in una nuova geometria. Più nello specifico, l’approccio del reshaping è stato applicato ad un componente in lega di alluminio AA5754-H22, appartenente alla serie 5xxx. A tal fine, è stata eseguita una campagna sperimentale di caratterizzazione del materiale mediante prove di espansione libera a caldo, durante le quali il materiale, bloccato tra due stampi, viene deformato sotto l’azione di un gas in pressione. Tale metodologia è preferibile alle prove di trazione in quanto comporta uno stato tensionale nel materiale più vicino a quanto accade nel processo reale di gas forming. I risultati sperimentali sono stati impiegati per stimare i parametri costitutivi del materiale appartenenti alla legge di Backofen che lega la tensione equivalente alla velocità di deformazione equivalente. La calibrazione delle costanti è stata condotta sia attraverso un approccio analitico, applicando il modello proposto da Enikeev e Kruglov, sia numerico, integrando di fatto un modello numerico all’interno di una procedura automatica di ottimizzazione gestita da un algoritmo genetico multi-obiettivo. L’identificazione accurata dei parametri materiali e delle velocità di deformazione locali per ciascuna condizione di carico ha costituito la base per la realizzazione di un modello numerico preciso, permettendo di fatto di poter inserire un modello del materiale direttamente derivante dai test sperimentali. Lo scopo delle simulazioni numeriche, utilizzando il codice Abaqus, è quello di determinare le migliori condizioni operative (in termini di legge di variazione della pressione e velocità di deformazione da impartire al materiale) al fine di ottenere un componente perfettamente integro e la cui geometria non presenti residui derivanti dal processo precedente. Nel caso specifico del lavoro di tesi, l’EoL è rappresentato da un componente caratterizzato da una feature di imbutitura quadrata, caratterizzata da una forte eterogeneità sia di spessore che di proprietà locali (incrudimenti localizzati dovuti al processo). La simulazione numerica di processo permette quindi di poter valutare, a seguito dello step di formatura con gas, la qualità finale del componente deformato, sia in termini di assenza di residui della feature di imbutitura che di distribuzione finale di spessore. L’approccio adottato mira a dimostrare la fattibilità del Gas Forming come tecnologia flessibile e sostenibile per il riutilizzo funzionale di componenti metallici a fine vita, superando i limiti imposti dalla rifusione tradizionale.