La prima soluzione commerciale di software per l’Analisi dell'Elemento Finito nel Processo di Profilatura

La profilatura è conosciuta come un processo ad alta produttività per la realizzazione di profili e tubi longitudinali saldati. Tuttavia, al fine di essere in grado di gestire il processo di profilatura in condizioni di piena efficienza è necessario intervenire dal punto di vista qualitativo sin dalla fase di progettazione e disegno. Oggi il lavoro dell'ingegnere può essere facilitato mediante l'utilizzo di nuovi metodi e di nuove tecnologie di software che permettono di migliorare non soltanto la qualità del disegno ma anche quella del prodotto finale.

La linea virtuale di Profilatura

"Lo sviluppo e la successiva diffusione dell'ultimo Modulo di Software COPRA, COPRA FEA Roll Forming, ci ha permesso di conseguire un decisivo passo avanti verso la profilatura virtuale", afferma con orgoglio Stefan Freitag (direttore tecnico e presidente della Data M Software GmbH).

Inizialmente l'utente è chiamato a disegnare i differenti passaggi di formatura (Sviluppo del Fiore) utilizzando le rispettive caratteristiche di software COPRA e ottimizzando il disegno mediante l'utilizzo del Modulo COPRA Tecnologia di Deformazione (DTM). Nel caso in cui si abbia a che fare con forme critiche e particolari o nel caso in cui venga richiesto un alto livello di precisione, COPRA FEA Roll Forming è in grado di importare ed utilizzare gli stessi dati senza addizionali modificazioni. La maggior parte dei parametri richiesti vengono definiti automaticamente (vengono presi da COPRA DTM) senza bisogno di essere un esperto FEA.

Vantaggi per i Produttori di Tubi, Profili e Macchine

Proprio per il fatto che il risolutore non-lineare COPRA-FEA Roll Forming è stato congegnato per questo tipo di applicazioni, il tempo di elaborazione al computer richiesto è limitato. Ciò risulta essere particolarmente vantaggioso, soprattutto dal punto di vista pratico. L'operatore è in grado di calcolare un set completo di strumenti in una notte - servendosi di un computer standard (dotato naturalmente di memoria RAM,…). Il lavoro giornaliero viene dunque notevolmente semplificato offrendo nuove possibilità sia ai produttori di tubi che a quelli di profili. Ad esempio, le compagnie automobilistiche sono interessate ad ottenere, come prodotto semi-finito, tubi con ridotta tensione a causa del susseguente processo idrico di formatura. In tal caso le aziende profilatrici sono in grado di prevedere possibili difetti o punti deboli con una maggiore precisione rispetto al passato, riuscendo in tal modo ad ottimizzare effettivamente i loro prodotti.

Anche i produttori di macchine possono beneficiare di questa nuova tecnologia di simulazione riuscendo ad offrire prodotti più sofisticati rispetto al passato.

Il continuo sviluppo di nuovi prodotti è la chiave del nostro successo!

COPRA FEA Rollforming rappresenta già la quarta generazione di sviluppo di software, all'interno della famiglia di prodotti COPRA, per il calcolo e la simulazione del processo di profilatura. Si è iniziato nel 1987 con il semplice calcolo dell'allungamento teorico della parte estrema del nastro metallico (tensione della parte estrema del nastro da processare). Non appena tale metodo di calcolo (attualmente ancora utilizzato in alcuni pacchetti commerciali di software) si è rivelato non appropriato nel caso di profili da U con risvolto (vedi figura sotto), Data M ha sviluppato il così chiamato modello del filo metallico.

1987: Calcolo della tensione della parte estrema del nastro metallico

Nel calcolo della tensione della parte estrema del nastro metallico viene presa in considerazione soltanto la parte non problematica del profilo, trascurando per converso l'area del profilo caratterizzata da un maggiore allungamento.

1989: COPRA Modulo del Filo Metallico

Il motivo di base dello sviluppo del Modello del Filo Metallico non fu tanto una più bella rappresentazione a 3 dimensioni del processo di profilatura, quanto la possibilità di visualizzare gli allungamenti teorici del nastro metallico in qualunque posizione del profilo.

Tale metodo di calcolo è tuttora oggi disponibile - assieme ad altre caratterisiche - nel pacchetto COPRA Software "Tecnologia del Fiore", consentendo all'utente con minori richieste di disegnare facilmente ed effettivamente il Fiore del Profilo.

Qualunque utente di un software per la profilatura è in grado di determinare personalmente se il programma che sta utilizzando si basa sulla formulazione lineare (per esempio secondo la vecchia formulazione triangolare) o se invece prende in considerazione altri parametri come la forma del profilo, il diametro dei rulli, la distanza dei centri orizzontali e i rulli di formatura (ad esempio rulli superiori, inferiori o laterali). Mentre però il diametro dei rulli ha una influenza sostanziale sul risultato degli allungamenti longitudinali (i rulli con diametri minori provocano una maggiore curvatura estrema, il che equivale ad un maggiore allungamento locale), la distanza dei centri orizzontali è di minore importanza (la lunghezza di formatura dipende da altri fattori). Se, ad esempio, viene modificato il diametro dei rulli, l'utente dovrebbe essere in grado di riconoscere un cambiamento sostanziale dei rispettivi diagrammi, riuscendo a verificare i risultati direttamente sulla macchina.

A seguito di continui progetti di ricerca portati avanti con la collaborazione dell'Università di Ingegneria di Darmstadt e Monaco di Baviera (e con il supporto del fondatore di Data M Albert Sedlmaier), Data M ha sviluppato un programma di software più accurato per l'analisi del processo di deformazione nelle linee di profilatura - in particolare per il calcolo degli allugamenti longitudinali e trasversali durante il processo di formatura. Tale programma è stato così chiamato COPRA Modulo Tecnologia di Deformazione (DTM).

1994: COPRA Modulo Tecnologia di Deformazione

Il COPRA Modulo Tecnologia di Deformazione tiene in considerazione parametri quali il diametro dei rulli, la loro posizione, il tipo e lo spessore del materiale, la forma del profilo, ecc., ed è in grado di calcolare una idealizzata curva di deformazione. Per la prima volta fu possibile determinare gli allungamenti sia della parte centrale del nastro (tensione omogenea) sia di quella superiore ed inferiore (tensione non omogenea causata dallo spessore del materiale).

Il programma fu in grado di calcolare gli allungamenti longitudinali con maggiore precisione rispetto ad altri programmi di software in commercio.

COPRA DTM ha riscosso un veloce successo di mercato. Le ragioni di tale successo sono dovute alla possibilità di ottenimento di risultati abbastanza soddisfacenti con un ridotto tempo di calcolo.

Un numero consistente di utenti ha mostrato una netta preferenza per questo metodo di calcolo rispetto a quello dell'Elemento Finito (in particolare i produttori di acciaio). La principale ragione di ciò risiede nel lungo tempo di calcolo richiesto dai sistemi non-lineari FEA attualmente disponibili sul mercato. Un metodo di calcolo FEA può richiedere - a seconda del profilo e della macchina computer a disposizione - da pochi giorni a diverse settimane.

2000: COPRA FEM Rollforming 

Se l'obiettivo è quello di venire a maggiore conoscenza circa le forze occorrenti, la coppia motrice o la forma corrente del profilo nei singoli passaggi, una semplice formulazione geometrica non è di per sè sufficiente. Per applicazioni come per esempio il processo idrico di formatura è fondamentale conoscere la distribuzione dello stress all'interno del profilo finale al fine di poter determinare la rimanente parte da formare. In Data M già da lungo tempo vengono compiuti test basati su metodi di calcolo non lineari FEA, tuttavia il risultato è stato quello di tempi di calcolo richiesti eccessivamente lunghi.

E' per questa ragione che Data M Software GmbH ha sviluppato, assieme ad un'altra ditta specializzata in metodi di calcolo FEA, un modello FEA che consente di superare il problema dell'eccessivo tempo di calcolo richiesto. Questo nuovo software di simulazione è noto sotto il nome di COPRA FEA-Rollforming. Tuttavia è bene precisare che il precedente software di simulazione COPRA DTM non viene sostituito dal nuovo software FEA, bensì costituisce il pre-processore per l'addizionale simulazione dell'Elemento Finito. La simulazione FEA è stata specialmente sviluppata per il processo di profilatura ed è di facile utilizzo.

Proprio perchè parte del COPRA data base, il modello FEA consente di raggiungere risultati ottimali in tutti quei casi in cui si tratta di risolvere problemi particolari.

Ciò permette di accelerare il tempo di calcolo e ne semplifica notevolmente l'utilizzo.

Ancora, tale software si simulazione FEA per la profilatura può benissimo essere utilizzato da aziende di medie dimensioni.

Gestione efficiente dello stock dei Rulli

Il COPRA Sistema di Gestione Database - contenente tutte le informazioni necessarie relative ai prodotti - è il centro dei singoli elementi dell'intera catena del processo di "profilatura".

Durante il processo di elaborazione e disegno esso permette non soltanto di semplificare la localizzazione di profili con forme simili (recupero di parti ripetute attraverso l'analisi Fourier), ma consente anche di amministrare gli stock di rulli. Grazie alla disponibilità di un data base, il tempo di elaborazione e la percentuale di errori vengono migliorati.

Parte di questa catena di processo è anche il COPRA Roll Scanner, ovvero un dispositivo di misurazione senza contatto (ottico) per parti sottoposte a tornitura. Tale macchina lavora in maniera completamente automatica e consente non soltanto di elaborare dati e gestire stock di rulli, ma garantisce anche un continuo controllo di qualità degli strumenti utilizzati. La misura nominale del rullo e la sua forma vengono salvati nel data base e confrontati con il contorno sottoposto a scanner, il tutto può poi essere stampato in un resoconto di qualità. Con lo scanner del rullo l'utente è in grado dunque di verificare con precisione la misura degli strumenti utilizzati.

Maggiori informazioni al riguardo si trovano nell'articolo relativo alla "forming and fabricating" o "international sheet metal review" (international sheet metal review). Siamo a vostra disposizione nel caso abbiate bisogno di una copia del rispettivo articolo.

COPRA Roll Scanner 200

Data M Software GmbH offre oggi un nuovo Roll Scanner (Scansione Rulli) noto sotto il nome Roll Scanner Tipo 200, al prezzo di Euro 50.000.-. Questo dispositivo di misurazione è sostenuto da una inteleiatura in pietra, da due assi controllabili ed è utilizzabile per rulli con diametro fino a 450 mm (18"). Il COPRA Roll Scanner viene consegnato completo di attrezzatura standard consistente in una interfaccia network e una interfaccia COPRA-/DXF.

COPRA Roll Scanner, configurazione schematica

Servizi offerti da Data M

Oltre all'offerta di potenti programmi di software per l'industria della profilatura di componenti in lamiera, le ditte Data M Software + Engineering offrono altri vantaggiosi servizi, quali:

• Corsi professionali di preparazione per un utilizzo efficiente dei pacchetti di software CAD/CAM per componenti in lamiera.
• Seminari di aggiornamento - basati anche a seconda delle specifiche richieste del cliente. Afferma uno dei nostri clienti: "dopo aver partecipato ad un seminario per la simulazione del processo di profilatura, siamo stati in grado di trarre effettivamente vantaggio dalle possibilità offerte da COPRA Software di Profilatura. Siamo riusciti a realizzare 4 profili senza alcuna susseguente modificazione dei rulli".
• Analisi e reengineering degli esistenti set di rulli attraverso il nostro dispositivo ottico di misurazione, il COPRA Roll Scanner (il quale è naturalmente in vendita). Il COPRA Roll Scanner funziona con una interfaccia data base. I rulli e i profili scannati possono essere memorizzati in un data base. Data M offre inoltre soluzioni automatiche di software per il controllo della qualità e la ripetizione di parti di ricupero.
• Rilavorazione e ottimizzazione di set di rulli già esistenti.
• Servizi di elaborazione e disegno di rulli con e senza la produzione degli stessi.
• Servizi di sviluppo di software per problemi di automazione e elaborazione di immagini.