Studio numerico e sperimentale di un premilamiera adattativo per processi di stampaggio di lamiere metalliche

In the field of mechanical technologies, the deep drawing process is a highly used process for the molding of concave objects. Currently, the market requires increasingly high-performance and high-quality final products, combined with fast, reliable and economically competitive process methods. Therefore, the object of this thesis is to develop an apparatus capable of implementing an adaptive blankholder control system. Through the use of magnetorheological actuators installed on the blankholders, the aim is to be able to regulate the forces involved in the system in order to prevent any defects on the final product, to exclude the possibility of breakage of the components during the molding phase and also that of being able to modify the geometries of the final products. The behavior of the magnetorheological cylinders, so one of the blankholders, is commanded by a control which, thanks to the sensors installed on the machine, is able to act both in open loop and closed loop. The advantages are immediately clear: in addition to a high final accuracy of the product, there is no need for any operator to manually adjust the processing in progress based on the different process conditions that can occur during molding. The feedback control uses, among others, optical sensors that instantly read the sliding of the sheet inside the die. These input data are constantly compared with the reference targets producing as output the difference of the two values which is duly transduced into the intensity of the current to be supplied to the actuators to allow them to develop the forces necessary to bring the sliding of the sheet metal to the desired condition. This sliding is not necessarily symmetrical between the right and left side of the sheet, but can also be differentiated according to existing needs.

Nell’ambito delle tecnologie meccaniche il processo di imbutitura profonda è una lavorazione altamente utilizzata per lo stampaggio di oggetti concavi. Attualmente il mercato richiede prodotti finali sempre più prestanti e di alta qualità, uniti a metodologie processuali veloci, affidabili ed economicamente competitive. L’oggetto di tale tesi è quindi quello di elaborare un’apparecchiatura capace di implementare un sistema di controllo dei premilamiera di tipo adattivo. Tramite l’utilizzo di attuatori magnetoreologici installati sui premilamiera, lo scopo è quello di poter regolare le forze in gioco del sistema in modo da prevenire eventuali difetti sul prodotto finale, di escludere la possibilità di rottura dei componenti in fase di stampaggio ed anche quello di poter modificare le geometrie degli stampati. Il comportamento dei cilindri magnetoreologici, e quindi dei premilamiera, è comandato da un controllo che, grazie alla sensoristica installata sulla macchina, sia in grado di agire sia in anello chiuso che in anello aperto. I vantaggi sono subito chiari: oltre ad un’elevata accuratezza finale del prodotto, non vi è la necessità che alcun operatore regoli manualmente la lavorazione in atto in base alle diverse condizioni processuali che possono realizzarsi durante lo stampaggio. Il controllo in retroazione si avvale quindi, tra gli altri, di sensori ottici che leggono istantaneamente lo scorrimento della lamiera all’interno dello stampo. Questi dati in ingresso vengono costantemente confrontati con dei target di riferimento producendo come output la differenza dei due valori che viene debitamente trasdotta nell’intensità di corrente da erogare agli attuatori per permettere che questi sviluppino le forze necessarie per portare alla condizione desiderata lo scorrimento della lamiera. Tale scorrimento non è necessariamente simmetrico tra la parte destra e sinistra della lamiera, ma può essere anche differenziato a seconda delle necessità in essere.