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Miglioramento sistematico del processo con verifica di robustezza

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La progettazione dei processi di stampaggio della lamiera sta diventando sempre più difficile. Questa maggiore difficoltà deriva dalla complessità geometrica sempre maggiore degli elementi stampati così come dal sempre più intenso utilizzo di acciai alto resistenziali. Inoltre, la situazione di un mercato altamente competitivo crea una grande richiesta di fornitura di componenti stampati di alta qualità ma con tempi di consegna sempre più ridotti. Tenuto conto di queste nuove sfide dell'industria automobilistica, AutoForm Engineering ha sviluppato un approccio innovativo per il miglioramento sistematico dei processi di formatura. Questo approccio sistematico garantisce la necessaria trasparenza al processo di stampaggio, ne consente una migliore comprensione, tiene in considerazione la robustezza del processo stesso e permette tempi di sviluppo e di prova stampi decisamente ridotti. L’obiettivo di una maggiore efficienza è dunque raggiunto dato che l’ingegneria è ora più efficace nell’affrontare e risolvere i problemi chiave della produzione prima di iniziare la fase di produzione stessa.

Miglioramento sistematico del processo

La simulazione dello stampaggio lamiera permette all’ingegneria di identificare errori e problemi, quali la formazione di grinze e punti di rottura, fin dalle prime fasi del processo di stampaggio. Nel corso della progettazione del processo e degli utensili, devono essere definiti molti parametri quali raggi, la geometria e le forze del premilamiera, la geometria dei completamenti, l'uso e la posizione dei bordini, la lubrificazione, ecc. Le decisioni prese dall’ingegneria sono prevalentemente in funzione degli standard aziendali in uso e dell’esperienza ma hanno influenza diretta sulla qualità dei processi di stampaggio. E’ essenziale dunque identificare quali parametri di progetto hanno influenza sulla qualità finale dei particolari stampati ed in quale misura. Simulazioni di stampaggio multiple sono oggi eseguite automaticamente. Nel corso di queste simulazioni, queste variabili di progetto possono essere variate mentre gli utenti possono continuare a concentrarsi sugli obiettivi di qualità definiti per la parte da produrre.

Questi obiettivi di qualità possono essere definiti in funzione di una o più variabili dei risultati della simulazione, per esempio, no grinze, no rotture o tensione della lamiera non sufficiente. In questo modo, i parametri di progettazione che hanno maggior influenza sulla parte stampata possono essere identificati fin nella fase di concezione del processo e degli utensili, permettendo dunque all’ingegneria di apportare le modifiche necessarie e contribuire in questo modo al miglioramento sistematico del processo di stampaggio. La miglior combinazione possibile delle variabili di progetto si traduce in questo modo in un processo di progettazione fattibile.

Robustezza

Il processo concepito deve essere non solo possibile, ma anche robusto. Con un ciclo produttivo quotidiano, gli elementi possono essere prodotti un giorno in modo assolutamente lineare, mentre gli elementi prodotti il giorno successivo possono invece presentare dei problemi, per quanto le condizioni di produzione non siano assolutamente cambiate.

Ciò è dovuto al "rumore" naturale esistente e alle variazioni dei processi di stampaggio. L'analisi di robustezza viene utilizzata per analizzare proprio l'influenza delle variabili di disturbo sul processo di formatura. Per questa analisi, l'utente definisce una varianza di rumore per ogni variabile in forma di un valore medio e della sua deviazione standard corrispondente. Sulla base di queste varianze, simulazioni di stampaggio multiple sono eseguite automaticamente.

Tutte le simulazioni sono analizzate con particolare attenzione alla qualità che dipende dalle variabili di disturbo. Nell'analisi di robustezza si può verificare se un processo di formatura fornisce risultati stabili sotto l'influenza del rumore comune dei vari parametri. Le analisi di robustezza tengono conto del rumore e delle variabilità che sono insite nel processo di stampaggio, che in questo modo riflette al meglio lo stato reale della produzione.

Miglioramento sistematico del processo con verifica di robustezza

Invece di eseguire attività di routine di miglioramento sistematico del processo e analisi di robustezza conseguenti, queste attività possono essere combinate in un unico test chiamato processo di miglioramento sistematico con verifica di robustezza. L'analisi prende in considerazione il risultato diretto delle variazioni causate da alcune variabili non direttamente gestibili dall’utente grazie all’identificazione dei migliori valori possibili delle variabili di progetto.

L’immagine mostra le diverse finestre di fattibilità del processo tenendo in considerazione o meno questa variabilità. In caso di analisi di miglioramento sistematico del processo, la linea nera rappresenta il risultato corrispondente al variare della variabile di progetto. I risultati al di sotto del limite superiore soddisfano il criterio di qualità. L’immagine mostra che è possibile ottenere un processo realizzabile tanto per valori piccoli che grandi della variabile di progetto (zone verdi della prima striscia).

Nel corso dell'analisi del miglioramento sistematico del processo con verifica di robustezza, parametri di progettazione e parametri non facilmente gestibili in simulazione variano simultaneamente. Il risultato è leggibile nell’area gialla del grafico. Per piccoli valori della variabile di progetto, il processo sembra essere molto sensibile alla variabilità e il risultato disperde sopra il limite superiore consentito. Per tali valori della variabile di progetto, il processo non è robusto. Per valori elevati della variabile di progetto, il comportamento è meno sensibile e i risultati restano al di sotto del limite superiore. Così, per i valori più alti della variabile di progetto (parte verde nella seconda striscia), il processo non solo soddisfa i criteri di qualità richiesta, ma risulta anche robusto.

Il miglioramento sistematico del processo con verifica di robustezza permette all'utente di sviluppare un processo di stampaggio più veloce ed affidabile. Questa metodologia può essere catalogata come altamente standardizzata poiché riduce l'approccio "prova ed errore" dell'ottimizzazione manuale e da vita ad un processo solido, necessario per la prova stampi e per la fase di produzione. Non esiste nessun altro software sul mercato in grado di utilizzare questo approccio e che può essere utilizzato tanto da utenti esperti quanto da altri più inesperti in questo campo. Il miglioramento sistematico del processo con rumore assicura un processo produttivo più stabile ed efficiente possibile nel pieno rispetto degli obiettivi di qualità desiderati. Un processo produttivo stabile è un requisito essenziale per una produzione efficiente e redditizia.