Processi di Lavorazione per Asportazione di truciolo – tecniche numeriche di simulazione e ottimizzazione

Le tecniche di simulazione numerica sono largamente utilizzate come strumento di supporto alla progettazione dei nuovi Prodotti e dei Processi Produttivi. In particolare, è prassi comune utilizzare il metodo di calcolo agli elementi finiti in combinazione con tecniche numeriche di ottimizzazione per definire configurazioni ottimali di Prodotti e Processi per confronto con le condizioni al contorno definite ed in base alle variabili di design considerate. E’ altrettanto noto come, le tecniche di simulazione, di cui quella ad elementi finiti è una delle tante possibili, siano considerate una concreta opportunità per la riduzione dei tempi e dei costi necessari per lo sviluppo di nuove soluzioni di Prodotti e Processi tecnologici. Pertanto, tali tecniche sono inconfuta-bilmente ritenute una insostituibile opportunità per migliorare la competitività delle aziende manifatturiere. Le lavorazioni per asportazione di truciolo rappresentano una parte significativa delle tecnologie tradizionali per la lavorazione dei materiali metallici e non ( ad es. compositi). Nel contesto industriale moderno che mette a confronto realtà produttive con diverse metriche di competitività è sempre più indispensabile fare ricorso a soluzioni che consentono di aumentare la qualità del prodotto con un contestuale aumento della produttività. Tale strategia è perseguibile unicamente facendo ricorso alle tecniche numeriche di simulazione ed ottimizzazione del processo produttivo. Quanto appena affermato risulta essere ancor più vero nel caso di contesti operativi ad elevato contenuto tecnologico come ad esempio è quello dell’industria aerospaziale dove: per i materiali utilizzati e per le performance richieste ai componenti prodotti il contesto tecnologico è particolarmente esasperato per la qualità richiesta e per il contestuale tentativo di ridurre i tempi e costi di produzione. Questo testo può costituire un riferimento per i tecnologi e gli allievi dei corsi di ingegneria appartenenti alla Classe Industriale che intendono acquisire le necessarie nozioni per approcciare, da un punto di vista tecnologico prima e numerico poi, la simulazione e l’ottimizzazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo. Per tale motivo, si è deciso di focalizzare la trattazione sulle problematiche legate alla modellazione numerica dei processi di taglio dei metalli rimandando il lettore ad altri ben più autorevoli testi per la parte descrittiva delle tecnologie di taglio e dei modelli che le regolano. A tale proposito, si raccomanda, prima di affrontare la lettura di questo testo, che il lettore abbia acquisito delle buone conoscenze di tecnologia meccanica in generale e di tecniche di lavorazione per asportazione di truciolo in particolare. Per quello che riguarda l’altro elemento concorrente alla definizione di questo testo ovvero: le tecniche numeriche di simulazione e gli algoritmi di ottimizzazione, è ovvio che anche in questo caso la letteratura tecnico scientifica sull’argomento è vastissima con tantissimi riferimenti di eccellenza. Proprio per questo motivo si è cercato di fornire i necessari contributi nei capitoli che costituiscono questo testo rimandando il lettore a testi specifici per i necessari approfondimenti. Nel caso particolare rappresentato dalle tecnologie di lavorazione per asportazione di truciolo i contesti simulativi di riferimento sono due: quello del processo di taglio che è possibile grazie all’utilizzo di tecniche numeriche ad elementi finiti (CAE) e quello del percorso di taglio che è possibile grazie all’utilizzo di tecniche di simulazione dei percorsi utensile.