The needs of an increasingly lean and fast-paced market make certain technological choices mandatory, such as the use of agile processes to produce specific components. In this case, the incremental sheet metal forming process proves to be a valid alternative to processes that involve deformation of the sheet in a single step. The incremental process consists of deforming the sheet through the movement of tools managed by numerical control. For this reason, complex geometries are achieved through the use of different tool paths without the use of numerous and especially costly molds. In this case, multi-step incremental forming allows for a considerable reduction in the forces involved compared to the single-step process, and also allows for greater control over the material deformation process in order to minimize wrinkles and unwanted undulations. Several bending processes have been analyzed in their complexity, comparing the forces involved with those obtained from numerical simulations in order to more accurately characterize the tool path. Finally, optimization of the tool path has allowed for the production of components with complex geometries characterized by a sequence of various bends, even with different characteristics.

Le esigenze di un mercato sempre più snello e veloce rendono obbligatorie determinate scelte in ambito tecnologico come, ad esempio, l’impiego di processi agili per andare a realizzare determinati componenti specifici. In questo caso il processo di formatura incrementale della lamiera risulta essere una valida alternativa ai processi che prevedono la deformazione di quest’ultima in un singolo step. La famiglia dei processi incrementali prevede la deformazione della lamiera tramite il movimento di utensili gestito da un controllo numerico, per questa ragione è possibile realizzare geometrie complesse mediante l’utilizzo di differenti percorsi utensili senza l’impiego di numerosi e soprattutto costosi stampi. In questo caso la formatura incrementale multi-step permette di andare a limitare notevolmente le forze in gioco rispetto al caso a singolo step e inoltre permette di avere un maggior controllo sull’andamento della deformazione del materiale stesso per cercare di limitare al massimo la formazione di grinze e fastidiose ondulazioni. Sono state analizzate varie strategie di piega nella loro complessità utilizzando la profilatrice incrementale FlexRoll presente nel laboratorio di tecnologia meccanica dell’Università degli studi di Padova, andando a confrontare le forze che si manifestano nel caso sperimentale con quelle ricavate dalle simulazioni numeriche per poi poter caratterizzare in modo corretto il percorso utensile. Tale profilatrice permette di eseguire vari tipi di piega mediante la movimentazione lungo gli assi X, Y e Z di due rulli grazie ai quali viene impressa sulla lamiera metallica di partenza una deformazione localizzata. L’ottimizzazione del percorso utensili ha permesso infine la realizzazione di componenti dalla geometria complessa caratterizzati da una successione di varie pieghe anche con caratteristiche differenti.

Processo di piegatura incrementale mediante rulli: prove sperimentali e progettazione del percorso utensili

PENZO, PIETRO
2022/2023

Abstract

The needs of an increasingly lean and fast-paced market make certain technological choices mandatory, such as the use of agile processes to produce specific components. In this case, the incremental sheet metal forming process proves to be a valid alternative to processes that involve deformation of the sheet in a single step. The incremental process consists of deforming the sheet through the movement of tools managed by numerical control. For this reason, complex geometries are achieved through the use of different tool paths without the use of numerous and especially costly molds. In this case, multi-step incremental forming allows for a considerable reduction in the forces involved compared to the single-step process, and also allows for greater control over the material deformation process in order to minimize wrinkles and unwanted undulations. Several bending processes have been analyzed in their complexity, comparing the forces involved with those obtained from numerical simulations in order to more accurately characterize the tool path. Finally, optimization of the tool path has allowed for the production of components with complex geometries characterized by a sequence of various bends, even with different characteristics.
2022
Incremental roller bending process: experimental trials and toolpath design
Le esigenze di un mercato sempre più snello e veloce rendono obbligatorie determinate scelte in ambito tecnologico come, ad esempio, l’impiego di processi agili per andare a realizzare determinati componenti specifici. In questo caso il processo di formatura incrementale della lamiera risulta essere una valida alternativa ai processi che prevedono la deformazione di quest’ultima in un singolo step. La famiglia dei processi incrementali prevede la deformazione della lamiera tramite il movimento di utensili gestito da un controllo numerico, per questa ragione è possibile realizzare geometrie complesse mediante l’utilizzo di differenti percorsi utensili senza l’impiego di numerosi e soprattutto costosi stampi. In questo caso la formatura incrementale multi-step permette di andare a limitare notevolmente le forze in gioco rispetto al caso a singolo step e inoltre permette di avere un maggior controllo sull’andamento della deformazione del materiale stesso per cercare di limitare al massimo la formazione di grinze e fastidiose ondulazioni. Sono state analizzate varie strategie di piega nella loro complessità utilizzando la profilatrice incrementale FlexRoll presente nel laboratorio di tecnologia meccanica dell’Università degli studi di Padova, andando a confrontare le forze che si manifestano nel caso sperimentale con quelle ricavate dalle simulazioni numeriche per poi poter caratterizzare in modo corretto il percorso utensile. Tale profilatrice permette di eseguire vari tipi di piega mediante la movimentazione lungo gli assi X, Y e Z di due rulli grazie ai quali viene impressa sulla lamiera metallica di partenza una deformazione localizzata. L’ottimizzazione del percorso utensili ha permesso infine la realizzazione di componenti dalla geometria complessa caratterizzati da una successione di varie pieghe anche con caratteristiche differenti.
bending
flanging
roller flanging
incremental forming
sheet metal forming
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/46231