{"id":7105,"date":"2022-11-29T11:29:49","date_gmt":"2022-11-29T11:29:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/?p=7105"},"modified":"2022-11-29T11:29:49","modified_gmt":"2022-11-29T11:29:49","slug":"un-software-che-rappresenta-la-complessita-del-mondo-reale","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/2022\/11\/un-software-che-rappresenta-la-complessita-del-mondo-reale\/","title":{"rendered":"Un software che rappresenta la complessit\u00e0 del mondo reale"},"content":{"rendered":"\n

AutoForm Engineering<\/a> e Fontana Group hanno avviato insieme un progetto triennale sulla simulazione del processo di assemblaggio BiW: sono stati studiati tre sottogruppi e AutoForm si \u00e8 impegnata\u00a0a migliorare le proprie soluzioni software. Nella prima fase si \u00e8 verificato se il software fosse in grado\u00a0di rappresentare le sfide e la complessit\u00e0 richieste dal mondo reale, mentre nella seconda il risultato della simulazione \u00e8 stato validato su un cofano motore.<\/h2>\n\n\n\n

L\u2019industria automobilistica sta attraversando una profonda fase di transizione, poich\u00e9 varie tendenze incentrate sulla mobilit\u00e0 delle persone stanno influenzando il mercato automobilistico. A questo si aggiungono le nuove tecnologiche legate allo sviluppo delle fabbriche intelligenti e dell\u2019industria 4.0. Come risultato di queste tendenze, molte case automobilistiche si stanno riorganizzando tentando di diventare pi\u00f9 agili e resilienti affrontando cambiamenti aziendali e organizzativi. Grazie al maggiore utilizzo della tecnologia di simulazione e alla digitalizzazione dei processi di stampaggio e assemblaggio, i costi possono essere ulteriormente ridotti. L\u2019ingegneria virtuale introdotta con la simulazione di fattibilit\u00e0 del singolo pezzo \u00e8 ormai affermata da molti anni e, attualmente, la catena del processo digitale si sta espandendo al processo di assemblaggio.<\/p>\n\n\n\n

In questo articolo, presentiamo alcuni risultati ottenuti in un progetto triennale tra AutoForm Engineering e Fontana Group sulla simulazione del processo di assemblaggio BiW. Fontana Group, insignito nel 2020 del Premio Nazionale per l\u2019Innovazione \u201cPremio dei Premi\u201d dal presidente Sergio Mattarella, azienda di propriet\u00e0 famigliare (Figura 1) ha una storia di pi\u00f9 di 65 anni, oltre 1.200 dipendenti che lavorano in 11 stabilimenti in tre paesi. \u00c8 specialista per la fase di engineering, costruzione di stampi, stampaggio (compresa la tecnologia Fontana BLOW) e assemblaggio di parti metalliche e in particolare di alluminio per il settore delle auto sportive e di lusso. \u00c8 partner strategico delle migliori OEM, tra cui Ferrari, Rolls Royce, Lamborghini, Maserati, Aston Martin, Alfa Romeo, Jaguar Land Rover, Daimler, Ford, Audi, BMW e Volkswagen.<\/p>\n\n\n\n

Durante questo progetto sono stati studiati tre sottogruppi assemblati. AutoForm Engineering si \u00e8 concentrata sul miglioramento delle proprie soluzioni software. Fontana Group ha contribuito con l\u2019esperienza e il consolidato know-how di stampaggio e BiW detenuto dai suoi uffici tecnici, di Ricerca & Sviluppo e dai reparti di produzione.\u00a0Nella prima fase si \u00e8 verificato se il software fosse in grado di rappresentare le sfide e la complessit\u00e0 richieste dal mondo reale. Nella seconda fase il risultato della simulazione \u00e8 stato validato su un cofano motore.\u00a0Il processo di assemblaggio prevede la produzione di sotto assiemi o sottogruppi in cui la complessit\u00e0 geometrica delle parti \u00e8 un vincolo importante. Basti pensare alla variet\u00e0 di forme, materiali, spessori e manufatti (stampati, estrusi, pressofusi eccetera) che si possono trovare abbinati in un BiW. La simulazione dovrebbe quindi rappresentare il processo reale (futuro) e dovrebbe essere in grado di definire: come i pezzi saranno vincolati nello spazio; come verranno uniti; quali deformazioni termiche si verificheranno (per esempio punti di saldatura e cottura del forno); quali giunti meccanici vengono applicati (clinciatura, rivettatura, graffatura eccetera); senza dimenticare la qualit\u00e0 finale degli assemblaggi in termini di deformazioni geometriche e aspetto estetico. L\u2019obiettivo finale \u00e8 la possibilit\u00e0 di simulare completamente e rappresentare con precisione i processi di assemblaggio della produzione. Singole simulazioni dettagliate per analizzare il comportamento di uno specifico giunto o vincolo erano possibili da anni, ma non era possibile effettuare simulazioni di processo completo in un tempo ciclo compatibile con la timeline di sviluppo dell\u2019auto.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 5. Schizzo esterno cofano con definizione sezioni di misura, sinistra – destra, alto – basso. \nI numeri indicavano l\u2019inizio e la fine dei punti di misurazione.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Figura 4. Rappresentazione schematica delle quattro stazioni di assemblaggio del cofano.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Figura 3. Illustrazione schematica della sequenza di processo di un assieme di porte, inclusa l\u2019indicazione dei morsetti e dei giunti in ogni operazione di montaggio.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Figura 2. Tipiche operazioni di assemblaggio e graffatura eseguite in Fontana Group e oggi simulate con AutoForm Assembly \u2013 (per gentile concessione di Fontana Group).<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Verifica dell\u2019assemblaggio<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nella prima fase del progetto si \u00e8 verificato se il software di assemblaggio fosse in grado di rappresentare le sfide e la complessit\u00e0 richieste dal mondo reale. In questa fase di verifica sono stati selezionati due sottogruppi complessi per la verifica. La maggior parte delle illustrazioni seguenti sono mostrate come schizzi poich\u00e9 le immagini delle parti reali non possono essere mostrate per motivi di riservatezza. I primi limiti individuati sono stati la rappresentazione dei componenti strutturali estrusi e la flessibilit\u00e0 nel rappresentare la sequenza delle operazioni di assemblaggio. La definizione del processo di simulazione, deve infatti essere in grado di definire quando i singoli pezzi vengono caricati nella macchina, in quale ordine e con quale direzione di caricamento. Inoltre il piano metodo deve poter indicare quale tipo di lavorazione (montaggio, graffatura, ricottura, misurazione del ritorno elastico) viene eseguita in ciascuna operazione. Un numero variabile di operazioni di assemblaggio deve poter essere definito e alternato tra assemblaggio, graffatura o cottura. Tutte le limitazioni iniziali sono state risolte nel corso dei tre anni di progetto e l\u2019utilizzatore finale pu\u00f2 oggi far affidamento su uno strumento completo e affidabile.<\/p>\n\n\n\n

Fin dalle prima fasi di progettazione si possono infatti analizzare dati di processo essenziali per la futura produzione quali: le zone di contatto tra le diverse parti (verifica accoppiamento per eventuali saldature); l\u2019efficacia del numero e della posizione dei vincoli sulla stabilit\u00e0 dei pezzi caricati (verifica di stabilit\u00e0); le zone di collisione durante il carico (controllo di collisione). La possibilit\u00e0 di avere un controllo preciso e sistematico degli appoggi e delle chiusure permette di velocizzare la fase di ingegnerizzazione e di prevedere eventuali correzioni prima della costruzione dell\u2019attrezzatura.<\/p>\n\n\n\n

Come mostrato in Figura 2, negli assemblaggi di Fontana Group sono presenti tutti i tipi di componenti metallici e non di diversa natura. Ci siamo imbattuti in tubi, estrusi di diverse forme e sezioni, elementi pressofusi, elementi forgiati, elementi compositi, ecc. che per loro natura non possono in alcun modo essere trattati come una lamiera stampata. Fontana Group richiedeva l\u2019utilizzo di tutti i tipi di formati per l\u2019importazione di queste parti. Ne \u00e8 risultato un software ancora pi\u00f9 flessibile e adatto alle esigenze di entrambi i mercati: produzione di massa e marchi premium; quest\u2019ultimo mostra molto spesso una combinazione di componenti di diverso tipo.<\/p>\n\n\n\n

Nella Figura 3 spieghiamo la sequenza del processo di assemblaggio, mostrando le possibili complessit\u00e0 e le condizioni al contorno che si verificano. Questa figura mostra il processo di assemblaggio di una porta cos\u00ec come \u00e8 stato definito nell\u2019interfaccia utente grafica di AutoForm. Questa panoramica mostra le diverse operazioni di assemblaggio e quali parti o sotto assiemi vengono uniti. Vengono create le operazioni A-10 e A-20 per i due piccoli rinforzi. Sia i bloccaggi che i punti di saldatura sono indicati sull\u2019assieme con piccoli simboli. L\u2019operazione A-30 mostra come diverse parti in lamiera vengono unite all\u2019ossatura porta. Parti stampate aggiuntive nonch\u00e9 il sottogruppo dell\u2019operazione A-10 sono unite all\u2019interno della porta nell\u2019operazione A-40. Nell\u2019operazione A-50 vengono unite altre parti compreso il sottogruppo di A-20. L\u2019ultima operazione di unione \u00e8 A-60, l\u2019assemblaggio interno completo \u00e8 finalizzato. L\u2019operazione G-70 \u00e8 l\u2019operazione di graffatura del pannello esterno al sottogruppo interno. L\u2019ultima operazione \u00e8 M-80, questa operazione rappresenta la stazione di misura. Questa figura illustra una sequenza di assemblaggio completa di una porta e mostra alcune delle sfide nell\u2019assemblaggio. Condizioni al contorno importanti sono i dati di processo sopra citati, ma anche l\u2019accessibilit\u00e0 del robot di saldatura e l\u2019ottimizzazione del tempo ciclo.<\/p>\n\n\n\n

Validazione industriale<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La seconda fase del progetto di collaborazione si \u00e8 concentrata sull\u2019analisi dei risultati effettivi. La validazione della simulazione AutoForm Assembly \u00e8 stata effettuata sul gruppo cofano motore. Si \u00e8 deciso di limitare l\u2019analisi alle operazioni meccaniche in modo da avere una correlazione diretta tra ci\u00f2 che viene effettivamente prodotto e ci\u00f2 che viene simulato. Dallo studio \u00e8 stata omessa la fase del processo termico di polimerizzazione della colla in forno. La convalida si \u00e8 concentrata sul seguente processo di assemblaggio (vedi Figura 4): nella prima stazione di assemblaggio A-10 quattro parti in lamiera vengono unite a un componente estruso mediante saldatura e rivettatura; in A-20 due componenti in lamiera sono saldati sull\u2019ossatura; in una terza stazione di assemblaggio, A-30, il sottogruppo della prima operazione \u00e8 montato sul telaio ossatura; il processo di assemblaggio del sottogruppo interno \u00e8 seguito da una stazione di graffatura G-40 in cui il sottogruppo ossatura viene inserito sulla pelle e le flange di graffatura vengono piegate da robot con tre passaggi e tre rotelle di forma diversa. Tutti i dati di processo (utensili, forze, percorsi, bilanciamenti<\/p>\n\n\n\n

eccetera) sono stati impostati in simulazione per replicare fedelmente le attrezzature e le azioni eseguite dai macchinari di produzione. Il risultato della graffatura \u00e8 stato infine posizionato sul calibro di controllo virtuale rispettando i vincoli e le chiusure reali, estraendo una mappa di misura M-50 (non mostrata in Figura 4). Per la misura del ritorno elastico, il dato nominale CAD0 \u00e8 stato preso come riferimento.<\/p>\n\n\n\n

Lo stesso gruppo cofano \u00e8 stato prelevato dalla produzione in corso nella stessa fase del processo ed \u00e8 stato posizionato su un calibro di misura, estraendo un report di misurazione e una mappa di scansione della superficie esterna. Questa mappa, unita al report di misurazione, \u00e8 stata utilizzata per la validazione dei risultati della simulazione del processo di assemblaggio.<\/p>\n\n\n\n

Risultati della misurazione\u00a0dell\u2019assieme<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Per validare il risultato sono state definite quattro sezioni sul perimetro esterno secondo lo schizzo in Figura 5. Su queste quattro sezioni \u00e8 stata misurata la posizione dell\u2019assemblato nello spazio 3D e questa, \u00e8 stata successivamente confrontata con la posizione ideale secondo CAD0. La misurazione \u00e8 stata eseguita dopo l\u2019operazione di graffatura e la deviazione, misurata in direzione normale al cofano, indica se la geometria si adatta perfettamente all\u2019assieme dell\u2019auto o vi \u00e8 uno scostamento. I risultati della misurazione (scansione) e della simulazione (AF) hanno mostrato in media una deviazione inferiore al valore di 0,3 mm e in molti punti il risultato rilevato \u00e8 stato praticamente identico. I risultati di questo progetto sono stati presentati anche nel corso della prestigiosa conferenza IDDRG 2022 e pubblicati su una rivista scientifica. Questa convalida dell\u2019assemblaggio virtuale ha mostrato che il complesso processo di assemblaggio pu\u00f2 essere simulato con risultati estremamente accurati. Conoscere lo scostamento prima delle prime prove fisiche e individuare le zone pi\u00f9 critiche permette di prendere delle contromisure tempestive, gi\u00e0 nelle fasi di avanprogetto. Dopo questa attivit\u00e0 di validazione, Fontana Group ha iniziato a utilizzare AutoForm Assembly per analizzare il processo produttivo delle diverse parti (parafanghi, cofani, porte eccetera) con l\u2019obiettivo di ampliare ulteriormente la copertura dei servizi offerti aiutando i propri clienti a ridurre il time to market.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

AutoForm Engineering e Fontana Group hanno avviato insieme un progetto triennale sulla simulazione del processo di assemblaggio BiW: sono stati studiati tre sottogruppi e AutoForm si \u00e8 impegnata\u00a0a migliorare le proprie soluzioni software<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7110,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"inline_featured_image":false,"_uf_show_specific_survey":0,"_uf_disable_surveys":false,"footnotes":""},"categories":[121],"tags":[635,114,137,167],"class_list":["post-7105","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-esperienza","tag-autoform-engineering","tag-lamiera","tag-piegatura","tag-software"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t