iam-polo automotive

Casi di innovazione sostenibile del Polo
Automotive nel campo della lamiera
16 Maggio 2014
Fiera Lamiera - Lamba Sostenibilità
SOMMARIO
 IAM/Polo Innovazione Automotive: chi siamo
 Gli aderenti
 Obiettivi e struttura del programma
 Le direttici di ricerca e innovazione
 Iniziative in corso
1. Tecnologie per lo stampaggio e nuovi archetipi strutturali
2. Alleggerimento e consumi
3. Trasformazione dei veicoli
IAM/Polo Innovazione Automotive
CHI SIAMO
I Poli di innovazione sono previsti dalla
DISCIPLINA COMUNITARIA (2006/C 323/01).
La mission è quella di incoraggiare
l’interazione tra le imprese costituenti il Polo
e di contribuire al trasferimento di
tecnologie, alla messa in rete e alla
diffusione delle informazioni tra le stesse
imprese.
Aderiscono al Polo Automotive oltre 70
soggetti attivi. Esistono contatti per
l’adesione di altre Imprese Ed Enti.
La Soc. Cons. Innovazione Automotive E
Metalmeccanica a r.l. è il Soggetto Gestore
del Polo.
(*) Codici stato legale
UNI
Università
PUR
Centro pubblico
di ricerca
PRC
Centro privato di
ricerca
SE
Piccola impresa
ME
Abruzzo
Altra
Tot.
2
1
3
0
1
1
31
7
38
Media impresa
11
2
13
IND
Grande impresa
13
4
17
PAR
Parchi scientifici
e tecnologici
0
OTH
Altro
0
Tot.
57
15
72
Intervento realizzato con il cofinanziamento dell’Unione Europea
POR-FESR Abruzzo Attività I.1.2 – Sostegno alla creazione dei Poli di Innovazione
IAM/Polo Innovazione Automotive
Gli Aderenti
Intervento realizzato con il cofinanziamento dell’Unione Europea
POR-FESR Abruzzo Attività I.1.2 – Sostegno alla creazione dei Poli di Innovazione
IAM/Polo Innovazione Automotive
Obiettivi e struttura del programma
Garantire un’offerta di ricerca e sviluppo
sperimentale qualificata indipendente
CAMPUS AUTOMOTIVE
(SOGGETTO ATTUATORE PUBBLICO)
PROGRAMMA INNOVAZIONE
• Ricerca e sviluppo
• Adeguamento e sviluppo del
capitale umano
• Spin-off
• Esposizioni - test
• Sviluppo filiera
Organizzare e concentrare la domanda di
ricerca e servizi avanzati
IMPRESE AUTOMOTIVE IN FORMA ASSOCIATA
(IAM soc. cons. a r.l.)
Qualificare le competenze e mettere a sistema i
saperi nel settore automotive e meccanica
(ITS TECNOLOGIE “MADE IN ITALY SISTEMA DELLA
MECCANICA”)
Obiettivo generale: sviluppare un sistema automotive INTELLIGENTE-INTEGRATO-ECOLOGICO relativo
ai veicoli commerciali e professionali (due/quattro/sei ruote - persone e merci) per il trasporto
all’utente finale di prodotti (ultimo miglio), capace di rafforzare e consolidare la filiera.
INVESTIAMO NELLE INNOVAZIONI TECNOLOGICHE RADICALI.
Intervento realizzato con il cofinanziamento dell’Unione Europea
POR-FESR Abruzzo Attività I.1.2 – Sostegno alla creazione dei Poli di Innovazione
IAM/Polo Innovazione Automotive
Le direttrici di ricerca e innovazione
Ambiente
Design for eco-efficency e
green labeling: riduzione
dei consumi energetici e
facile riutilizzo a fine vita
Qualità
Tecniche e sistemi per il
monitoraggio, il controllo e
la certificazione della
qualità dei prodotti in linea
Standards
METODI TRASVERSALI
INNOVAZIONI SETTORIALI
Normative e standards: da
vincolo a leva di
competitività
innovazione dei prodotti
innovazione dei processi
Allestimenti e trasformazioni veicoli
commerciali e multienergy
Materiali e tecnologie per il
miglioramento del rapporto tra
prestazioni, qualità, pesi e costi
Applicazioni
Applicazioni
Applicazioni
Applicazioni
Applicazioni
Applicazioni
Applicazioni
Intervento realizzato con il cofinanziamento dell’Unione Europea
POR-FESR Abruzzo Attività I.1.2 – Sostegno alla creazione dei Poli di Innovazione
INIZIATIVE A LIVELLO NAZIONALE E REGIONALE
Progetti:
•
•
•
•
Industria 2015 «ECO-AUTOBUS»
Industria 2015 «DEFCOM»
Ministero dell’Ambiente «VEICOLI INNOVATIVI A
RIDOTTE EMISSIONI PER IL TRASPORTO URBANO
MERCI & PERSONE»
PON MATRECO sui processi di funzionalizzazione
dei materiali estetici e strutturali
Importo investimenti = 2,8 milioni di euro
Importo investimenti = 4,2 milioni di euro
INIZIATIVE DI RICERCA-SVILUPPO A LIVELLO EUROPEO
Progetti 7FP
•
Factory of the Future:
 ENEPLAN (PRIMAPOWER)
Alleggerimento struttura sedile a costi sostenibili :
ottimizzazione
cicli
produttivi
di
idroformatura/stampaggio e saldatura
 ICONIK (SAP )
Miglioramento collaborazione tre cliente e
fornitore nella progettazione di prodotto e di
processo
•
Green Car Initiative:
 EVOLUTION (PININFARINA)
Compoenti per veicolo modulare ultraleggero:
utilizzo di leghe leggere e materiali compositi
termoplastici
 CONVENIENT (IVECO)
Veicoli industriali efficienti
Recupero energia cinetica rimorchi
Sistemi per aerodinamica attiva
Importo investimenti= 2,4 milioni di euro
La rete globale
DEFCOM
Deformazione Competitiva
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Il progetto DefCom è finalizzato all’innovazione del
prodotto “macchina utensile per deformazione” made in
Italy, per favorire concretamente la competitività di questo
settore nell’ottica di un radicale incremento
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DEFCOM
Deformazione Competitiva
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Linee di ricerca
 Studio, definizione ed
implementazione di nuove
architetture di macchina.
 Sviluppo ed implementazione
di sorgenti di riscaldamento
controllato
 Studio e sviluppo di nuove
soluzioni sensoristiche
 Studio ed introduzione di
servomotori elettrici ad alte
prestazioni
Dimostratori
 Demo 1 – Stampaggio lamiere
 Demo 2 – Piegature lamiere
 Demo 3 – Lavorazioni
complesse di tubi
 Demo 4 – Lavorazioni massive
a caldo
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DEFCOM
I partner:
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Consorziati IAM coinvolti:
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DEFCOM
OBIETTIVI GENERALI E SPECIFICI
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 Principali risultati attesi e ricadute:
Sviluppo del processo di stampaggio a
caldo integrato all’utilizzo di leghe di
alluminio, validato con la realizzazione di
componenti prototipali per l ‘ Alfa 4C
(attività condotta in collaborazione con
Centro Ricerche Fiat)
Studio e sviluppo di processi flessibili nelle
operazioni
di
completamento
di
formatura, flangiatura/graffatura
Idroformatura tubi
Sviluppo di un sistema di controllo qualità
prodotto/processo
mediante
sistemi
ottici a proiezione di frange e grid
method
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DEFCOM
Demo1 Output: Pressa elettrica
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Sviluppo di un prototipo per una pressa per deformazione
lamiera basata su una tecnologia “servo-drive” in sostituzione
del tradizionale cinematismo idraulico.
Mantenimento delle funzionalità tipiche delle presse
idrauliche: profondità di imbutitura, flessibilità di prodotto
(spettro ampio di regolazione della corsa.
L’uso di attuatori elettromeccanici per la movimentazione della pressa
consente un notevole miglioramento di efficienza in termini di:
 Efficienza: oltre il 90% usando motori a recupero rigenerativo, rispetto
alla massima efficienza attorno all’80% delle tradizionali applicazioni
idrauliche
 Flessibilità: il sistema è concepito per essere modulare
 Ripetitibilità: preciso controllo dei parametri richiesti da un processo
produttivo
 Impatto Ambientale: ridotto livello di inquinamento acustico e
eliminazione dell’olio e di tutto il ciclo di gestione dello stesso (trasporto,
smaltimento, inquinamento della zona di lavoro)
 Affidabilità: riduzione del numero di componenti
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DEFCOM
Demo1 Output: Pressa elettrica
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Main Adjustable nominal
working power
kN
120 – 1.200
Moving Table Stroke
Mm 600
Drawing Cuschion Adjustable
working power
kN
WorkingTable Dimensions
mm 1.500 x 1.000
60 - 600
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DEFCOM
Isola dimostratore del sistema di
completamento
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È stata individuata nella parete divisoria attrezzata di un
veicolo commerciale l'applicazione significativa da sviluppare
per la realizzazione di particolari nell'isola dimostratore, in
particolare
con
processi
«low-cost»
senza
attrezzature
specifiche.
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Vista dal
vano di
carico
Vista dal
lato
cabina
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DEFCOM
Isola dimostratore del sistema di
completamento
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Sviluppo e realizzazione dei prototipi del sistema
porta per veicolo commerciale leggero mediante
l’utilizzo di un sistema di completamento costituito
da:
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• macchina piegatrice
• macchina punzonatrice combinata laser CNC a
5 assi
• macchina CNC per "incremental forming".
Potenzialità sviluppata:
Punzonatrice dotata di un asse verticale e campo
di lavoro significativo ha consentito di eseguire
anche operazioni di "incremental forming".
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DEFCOM
Demo 3: Idroformatura tubi
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La fase iniziale dell’attività è stata rivolta ad un’azione di
benchmark, condotta sia in ambito automobilistico sia
motoveicolistico, volta ad una individuazione preliminare dei
componenti da industrializzare.
Cono scarico
Tubo
Componente sospensione
Tubazione scarico
Componente sedile LCV
Componente traversa bus
Traversa sospensione
DEFCOM
Demo 3: Idroformatura tubi
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L’analisi di fattibilità si è concentrata su un particolare
trasversa di sospensione posteriore, evidenziando l’opportunità
di procedere per la realizzazione di stampi prototipali per la
produzione di piccoli lotti di prototipi significativi
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NOT CRITICAL
È in fase di realizzazione lo stampo per la validazione.
DEFCOM
Demo 3: Idroformatura tubi
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IDROFORMATURA: tecnologia abilitante oggetto anche di altri
progetti di ricerca e sviluppo
 RE-SEAT:
applicazione idroformatura per:
• integrazione componenti (da 3 a 1)
• -30% del peso del componente
• riduzione costi/consumi di processo (-440mm di saldatura)
• -5% tempo ciclo
• possibilità di applicazione ad altri componenti
Thinning limit
 AUTOBUS ECOCOMPATIBILE:
Applicazione idroformatura per nodo telaio idroformato autobus
Rdie=14mm
R23
R18
R23
R18
R23
R18
Target for the geometry
R23
R18
Sistema di rilievo di forma e deformazione
per controllo qualità prodotto / processo
Sistema a proiezione di frange per:
-
Acquisizione forma assoluta sotto forma di nuvola di punti xyz, per applicazioni di
reverse engineering
-
Rilievo deviazione da una forma prestabilita, per individuare difetti come grinze,
ammaccature, ritorno elastico, che possono pregiudicare il montaggio e l’estetica
del pezzo
“Grid method” per:
-
Acquisizione della mappa di deformazione della lamiera per rilievo difetti di
stampaggio, eccessivo assottigliamento, piatto, grinze incipienti che possono
pregiudicare la funzionalità e la resistenza del pezzo
-
Controllo di qualità del prodotto e del processo, utile in fase di try-out (verifica Fem)
o anche durante la produzione (controllo a campione)
SISTEMA DEFCOM - INDUSTRIA 2015
C
Acquisizione
forma
Acquisizione
strain
Rilievo di forme e/o deviazioni di forma
Proiezione di frange e metodo Phase Shift
Rilievo difetti di forma
ritorno elastico
+0.5
0.0
-1.0
Proiezione sul pannello
-0.5
+1.5
grinze
-0.5
+0.5
+1.5
ritorno elsatico
+3.5
Deviazioni di forma
Rilievo difetti di forma
Area di misura
Il difetto (0.5 mm)
si trova circa qui
Rilievo difetti di forma
Area di misura
Il difetto (0.5 mm)
si trova circa qui
0.25 mm
profilo in direzione X
profilo in direzione Y
Rilievo di forme 3D
Il pezzo
L’elaborazione
La proiezione di frange
Il risultato
Ricomposizione finale
Proj. Sx
Proj. Ant.
Proj. Post.
Proj. Dx
Ricomposizione finale
..senza nessuna manipolazione sulle nuvole di punti
Applicazioni: rilievi di forma
Pianale di automobile
Supporto per carrozzeria
Parafango di motociclo
Fondo di coppa dell’olio
Applicazioni:
Rilievo deformazione sotto carico di un pannello lavatrice
Applicazioni:
studio della deformazione sotto carico del pannello di una lavatrice
Sistema per l’analisi delle deformazioni
CCD 1
CCD 2
LIGHT SOURCE
OGGETTO CON
GRIGLIA
BULGE TEST SU LAMIERA
Allungamenti: 1
Assottigliamenti: 3
PORTIERA DI AUTOVEICOLO
Acquisizione di un dettaglio portiera
eps 1
eps 2
eps 3
PORTIERA DI AUTOVEICOLO
Acquisizione di un dettaglio portiera
eps 1
eps 2
PORTIERA DI AUTOVEICOLO
Acquisizione di un dettaglio rinforzo tunnel
- Seconda passata
PORTIERA DI AUTOVEICOLO
Acquisizione di un dettaglio rinforzo tunnel
- Terza passata
Prestazioni del sistema DEFCOM per rilievo forme
Metodo della Differenza di Fase con posizionamento pezzi accurato
Hardware:
4-9 proiettori LED
4-9 telecamere fisse
acquisizioni simultanee
Prestazioni attese:
Risoluzione spaziale: 1 mm/pixel
Volume di lavoro: 1000 x 1000 x 300 mm
Accuratezza: ± 0.2 mm
Tempi di acquisizione:
8÷16 frame / proiezione (0.8 ÷ 1.6 s)
Un milione di punti
Elaborazioni:
Mappe di fase calcolate in real-time
x 4 ÷ 6 proiezioni
Post-processing su 2° PC in parallelo:
= 3.2 ÷ 9.6 sec
Correzione digitale errori di posizionamento
Valutazione difetti riscontrati
Prestazioni del sistema DEFCOM per rilievo deformazioni
Stereoscopia telecamera-telecamera e posizionamento tramite robot
Hardware:
2 telecamere gig-E ad alta risoluzione
1 robot antropomorfo in configurazione appesa
Prestazioni attese:
Risoluzione spaziale: 0.05 mm/pixel
Area di lavoro: 50 x 50 mm
Accuratezza: ± 1% di deformazione
Tempi di acquisizione:
5 secondi a posizione
5 pos x 5sec/pos = 25 sec
Richiede una sola
coppia di immagini
Elaborazioni:
Post-processing in real time:
Calcolo del campo di deformazione
SPECKLE IMAGE CORRELATION
Prova a taglio su lamiera
Evoluzione della griglia
deformazione 1
deformazione 2
SPECKLE IMAGE CORRELATION
Prova a taglio su lamiera
Evoluzione della griglia
1
2
SPECKLE IMAGE CORRELATION
Trazione biassiale su elastomeri
x
 xy
y
1
2
Grazie per l’attenzione!
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