Sviluppo di un banco prova per la validazione di attuatori magnetoreologici per la formatura di lamiera tramite utensili intelligenti

Traditional sheet metal forming operations are highly productive but require significant investments in tools and equipment. Moreover, these processes usually involve expensive and time-consuming set-up procedures and can be affected by the variability of boundary and initial workpiece conditions. This results in a high number of scrapped parts, reducing both sustainability and economic competitiveness. To address this problem, a novel prototype of a blank-holder using magnetorheological actuators was investigated. These actuators operate using a magnetorheological fluid composed of magnetizable particles dispersed in a liquid matrix, which can change its rheological state when subjected to a magnetic field. This allows for the creation of a cost-effective, controllable, and flexible passive actuator suitable for metal forming applications. In this thesis, a thorough analysis of the state of the art of magnetorheological fluids and magnetorheological actuators was performed to optimize the actuator and its components through the use of analytical and numerical models, calibrated and validated by means of experimental tests. To conclude, using the developed models, a new prototype was created with the aim of facilitating and simplifying the disassembly and assembly operations of the actuator. This prototype, acting as a test bench, allows for simple and rapid testing of materials, geometries, and fluids. This approach increases the efficiency and improves the performance of the original actuator, both quickly and economically.

Le tradizionali operazioni di formatura della lamiera sono altamente produttive ma richiedono investimenti significativi in ​​strumenti e attrezzature. Inoltre, questi processi solitamente comportano procedure di impostazione costose e dispendiose in termini di tempo e possono essere influenzati dalla variabilità delle condizioni al contorno e iniziali del pezzo. Ciò si traduce in un numero elevato di scarti, riducendo sia la sostenibilità che la competitività economica. Per risolvere questo problema, è stato studiato un nuovo prototipo di premilamiera che utilizza attuatori magnetoreologici. Questi attuatori funzionano utilizzando un fluido magnetoreologico composto da particelle magnetizzabili disperse in una matrice liquida, che può cambiare il suo stato reologico se sottoposto ad un campo magnetico. Ciò consente la creazione di un attuatore passivo economico, controllabile e flessibile adatto per le applicazioni di formatura dei metalli. In questa tesi è stata effettuata un'analisi approfondita dello stato dell'arte dei fluidi magnetoreologici e degli attuatori magnetoreologici per ottimizzare l'attuatore e i suoi componenti attraverso l'utilizzo di modelli analitici e numerici, calibrati e validati mediante prove sperimentali. Per concludere, utilizzando i modelli sviluppati, è stato realizzato un nuovo prototipo con l'obiettivo di agevolare e semplificare le operazioni di smontaggio e montaggio dell'attuatore. Questo prototipo, fungendo da banco di prova, consente di testare in modo semplice e rapido materiali, geometrie e fluidi. Questo approccio aumenta l'efficienza e migliora le prestazioni dell'attuatore originale, sia in modo rapido che economico.