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La simulazione del processo di termoformatura per materiali compositi fibrorinforzati a matrice termoplastica

Informazioni tesi

  Autore: Dario Chiummariello
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2010-11
  Università: Seconda Università degli Studi di Napoli
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Francesco Caputo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 86

Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato presso il reparto tecnologie della Fiat S.p.a., con l’obiettivo di analizzare e ottimizzare il processo produttivo di termoformatura teso a realizzare lo sportello baule di un’autovettura in materiale composito termoplastico. Scopo di questo lavoro è stato studiare l’applicabilità di compositi a matrice polimerica termoplastica in sostituzione alla classica realizzazione tramite lo stampaggio lamiera, ai fini di conseguire un componente che dia un risultato confrontabile in termini di prestazioni con le soluzioni progettuali fin qui prodotte e che risulti tecnologicamente fattibile. La principale motivazione di questo studio è l’ampio uso dei materiali termoplastici nell’industria meccanica e la necessità di ottimizzare questo processo. Conseguentemente, la possibilità di ottenere un modello agli elementi finiti con risultati fedeli per la predizione del processo di termoformatura possono essere utili per il processo di “virtual prototyping”, che consente di risparmiare non soltanto sui tempi, ma anche sui costi riguardanti il processo di progettazione, la costruzione degli stampi e la messa a punto dell’intero sistema. La simulazione dell’intero processo di termoformatura è stata eseguita attraverso il codice di calcolo a elementi finiti FEM PAM-FORM 2GTM sviluppato da ESIGroup, impiegando il modulo specifico per materiali compositi.
A valle di queste considerazioni, e stabilite le linee guide di progetto (materiale e processo produttivo), sono stati analizzati tutti gli aspetti che caratterizzano un ciclo di termoformatura dal suo concepimento fino a giungere all’analisi e la validazione dei risultati ottenuti del pezzo finito.

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34 3 Termoformatura 3.1 Generalità La termoformatura è una tecnica di stampaggio a caldo, a partire da lastre o film, che avviene o sotto pressione o sotto vuoto. Questa tecnica è ampiamente usata in un campo molto vasto: dai contenitori di varia forma e utilizzo a parti per l’arredamento interno dei veicoli e dei frigoriferi, alle vasche da bagno, ai bicchieri e piatti “usa e getta”, alle confezioni trasparenti. Si stima che la produzione mondiale ormai superi 1•10 9 kg, ripartiti in campo mondiale secondo il grafico della figura 3.1. USA 42% RESTO 8% ASIA 17% EUROPA 25% SUDAMERIC A 8% Figura 3.1: Produzione mondiale di termoformati Generalmente ogni processo di termoformatura comprende almeno due fasi fondamentali: riscaldamento del semilavorato fino alla temperatura di rammollimento, e deformazione e stiramento dello stesso fino a fargli assumere la forma desiderata, solitamente per contatto forzato con un qualche tipo di stampo normalmente raffreddato. Di solito è presente anche una fase di taglio o tranciatura, anche se a rigore non partecipa alla termoformatura stessa.

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Parole chiave

termoformatura
materiali compositi
termoplastici
fem
simulazione

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