7232019 IF e HYDRO
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1
Tecnologie innovative diformatura delle lamiere
Le tradizionali tecnologie di stampaggio appaiono instridente contrasto con i nuovi target richiesti dal mercatocaratterizzati da volumi di produzione molto piursquo contenuti eda una continua innovazione di prodotto volta a soddisfare
le richieste del clienteTecnologie mirate alla lavorazione dei light-weight
materials
1 SOFT-TOOL FORMING
2 INCREMENTAL FORMING 3 UTILIZZO DELLA TEMPERATURA COMEPARAMETRO DI PROCESSO
IDROFORMATURA DI LAMIERE
Idroformatura a punzone drsquoacqua Idroformatura a matrice drsquoacqua
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2
(LDR) anche pari a 32
In un processo di imbutitura classico La forza
necessaria per deformare il materiale non
egrave applicata dal punzone esclusivamente sul fondodellrsquoimbutito e da ligrave trasmessa attraverso la parete
laterale al contrario la pressione con cui la lamiera
viene spinta contro la parete del punzone fa sigrave che la
forza di imbutitura venga applicata in larga misura
per attrito su questa superficie con una conseguente
minor sol lecitazione del materiale del la lamiera
Inoltre la pressione del fluido sovra-impone uno stato
tensionale idrostatico di compressione che favorisce la
formabilitagrave del materiale
un aumento di pressione egrave necessario sia per fare
aderire la lamiera al punzone ed evitare errori di
forma nel pezzo finito sia per gli effetti benefici sulla
formabilitagrave prima discussi drsquoaltra parte un aumento
eccessivo della pressione potrebbe bloccare il flusso
radiale della lamiera Si innescherebbero allora
condizioni di stretching e si andrebbe verso la frattura
duttile del materiale
hydromechanical deepdrawing
RUOLO ATTIVO DEL PREMILAMIERA
Formed square cups using (A) steel drawing ratio = 353and (B) aluminum drawing ratio = 344
7232019 IF e HYDRO
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3
aquadraw rocess
scompare la valvola di controllo
della pressione non ersquo prevista lapresenza di una pompa e nemmeno
la guarnizione ad anello che
realizzava la tenuta
drawing with hydrauliccounter pressure
Flusso centripeto aiutati
Forze di attrito annullato
LDR pari a 36 su lamiere in
lega di alluminio
Idroformatura di bilamiera
condizioni distretching
Idroformatura di bilamieracon piatto intermedio
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4
VantaggibullRiduzione del 50 del costo complessivo
degli stampi
bullRiduzione costo connessi allrsquoinstallazione
degli stampi sulla pressa e al loro perfetto
posizionamento reciproco
bullDstribuzione dello spessore piursquo uniforme e
meno soggette a fenomeni di ritorno elastico e
stati tensionali residui A ciograve si aggiunge che il
rapporto limite di mbutitura cresce in misura
rilevante rispetto allo stampaggio
convenzionale
bullRiduzione passaggi di imbutitura
Svantaggi
bullElevato costo
attrezzature addizionali
bullTempo di ciclo elevato
IDROFORMATURA DI TUBI
Idroformatura a bassa pressione
Idroformatura ad alta pressione
calibratura
espansione
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5
Idroformatura ad alta pressione
finestre di lavorabilitagrave
nellrsquoidroformatura di tubi
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6
Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
LIMITEASSIAL-SIMMETIRA
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Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
m a x
1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
7232019 IF e HYDRO
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
7232019 IF e HYDRO
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12
CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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2
(LDR) anche pari a 32
In un processo di imbutitura classico La forza
necessaria per deformare il materiale non
egrave applicata dal punzone esclusivamente sul fondodellrsquoimbutito e da ligrave trasmessa attraverso la parete
laterale al contrario la pressione con cui la lamiera
viene spinta contro la parete del punzone fa sigrave che la
forza di imbutitura venga applicata in larga misura
per attrito su questa superficie con una conseguente
minor sol lecitazione del materiale del la lamiera
Inoltre la pressione del fluido sovra-impone uno stato
tensionale idrostatico di compressione che favorisce la
formabilitagrave del materiale
un aumento di pressione egrave necessario sia per fare
aderire la lamiera al punzone ed evitare errori di
forma nel pezzo finito sia per gli effetti benefici sulla
formabilitagrave prima discussi drsquoaltra parte un aumento
eccessivo della pressione potrebbe bloccare il flusso
radiale della lamiera Si innescherebbero allora
condizioni di stretching e si andrebbe verso la frattura
duttile del materiale
hydromechanical deepdrawing
RUOLO ATTIVO DEL PREMILAMIERA
Formed square cups using (A) steel drawing ratio = 353and (B) aluminum drawing ratio = 344
7232019 IF e HYDRO
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3
aquadraw rocess
scompare la valvola di controllo
della pressione non ersquo prevista lapresenza di una pompa e nemmeno
la guarnizione ad anello che
realizzava la tenuta
drawing with hydrauliccounter pressure
Flusso centripeto aiutati
Forze di attrito annullato
LDR pari a 36 su lamiere in
lega di alluminio
Idroformatura di bilamiera
condizioni distretching
Idroformatura di bilamieracon piatto intermedio
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VantaggibullRiduzione del 50 del costo complessivo
degli stampi
bullRiduzione costo connessi allrsquoinstallazione
degli stampi sulla pressa e al loro perfetto
posizionamento reciproco
bullDstribuzione dello spessore piursquo uniforme e
meno soggette a fenomeni di ritorno elastico e
stati tensionali residui A ciograve si aggiunge che il
rapporto limite di mbutitura cresce in misura
rilevante rispetto allo stampaggio
convenzionale
bullRiduzione passaggi di imbutitura
Svantaggi
bullElevato costo
attrezzature addizionali
bullTempo di ciclo elevato
IDROFORMATURA DI TUBI
Idroformatura a bassa pressione
Idroformatura ad alta pressione
calibratura
espansione
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Idroformatura ad alta pressione
finestre di lavorabilitagrave
nellrsquoidroformatura di tubi
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6
Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
LIMITEASSIAL-SIMMETIRA
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9
Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
m a x
1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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12
CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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3
aquadraw rocess
scompare la valvola di controllo
della pressione non ersquo prevista lapresenza di una pompa e nemmeno
la guarnizione ad anello che
realizzava la tenuta
drawing with hydrauliccounter pressure
Flusso centripeto aiutati
Forze di attrito annullato
LDR pari a 36 su lamiere in
lega di alluminio
Idroformatura di bilamiera
condizioni distretching
Idroformatura di bilamieracon piatto intermedio
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4
VantaggibullRiduzione del 50 del costo complessivo
degli stampi
bullRiduzione costo connessi allrsquoinstallazione
degli stampi sulla pressa e al loro perfetto
posizionamento reciproco
bullDstribuzione dello spessore piursquo uniforme e
meno soggette a fenomeni di ritorno elastico e
stati tensionali residui A ciograve si aggiunge che il
rapporto limite di mbutitura cresce in misura
rilevante rispetto allo stampaggio
convenzionale
bullRiduzione passaggi di imbutitura
Svantaggi
bullElevato costo
attrezzature addizionali
bullTempo di ciclo elevato
IDROFORMATURA DI TUBI
Idroformatura a bassa pressione
Idroformatura ad alta pressione
calibratura
espansione
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5
Idroformatura ad alta pressione
finestre di lavorabilitagrave
nellrsquoidroformatura di tubi
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6
Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
7232019 IF e HYDRO
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
7232019 IF e HYDRO
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
LIMITEASSIAL-SIMMETIRA
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9
Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
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T P I F
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
m a x
1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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12
CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
7232019 IF e HYDRO
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
7232019 IF e HYDRO
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VantaggibullRiduzione del 50 del costo complessivo
degli stampi
bullRiduzione costo connessi allrsquoinstallazione
degli stampi sulla pressa e al loro perfetto
posizionamento reciproco
bullDstribuzione dello spessore piursquo uniforme e
meno soggette a fenomeni di ritorno elastico e
stati tensionali residui A ciograve si aggiunge che il
rapporto limite di mbutitura cresce in misura
rilevante rispetto allo stampaggio
convenzionale
bullRiduzione passaggi di imbutitura
Svantaggi
bullElevato costo
attrezzature addizionali
bullTempo di ciclo elevato
IDROFORMATURA DI TUBI
Idroformatura a bassa pressione
Idroformatura ad alta pressione
calibratura
espansione
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5
Idroformatura ad alta pressione
finestre di lavorabilitagrave
nellrsquoidroformatura di tubi
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6
Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
7232019 IF e HYDRO
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
LIMITEASSIAL-SIMMETIRA
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9
Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
m a x
1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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12
CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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5
Idroformatura ad alta pressione
finestre di lavorabilitagrave
nellrsquoidroformatura di tubi
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6
Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
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7
PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
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Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
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T P I F
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p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
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1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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Il fluido sotto pressione ha pertanto una funzione di controllo e
stabilizzazione del meccanismo di deformazione esso inoltre svolge
unrsquoazione di calibratura permettendo di dare al tubo esattamente la
forma della cavit`a degli stampi e raggiungendo raggi di curvatura
anche piuttosto piccoli
I processi di idroformatura a bassa pressione hanno trovato una
notevole vastitarsquo di applicazioni nellrsquoindustria automobilistica
soprattutto relative a elementi del tubolari del telaio della struttura
di supporto del motore e del sistema di scarico Questi processi
offrono infatti notevoli vantaggi rispetto alla metodologia di
produzione tradizionale che comprende processi di stampaggio e di
saldatura il ciclo produttivo richiede un minor numero di
operazioni e i prodotti ottenuti sono Piursquo leggeri e posseggono unamigliore resistenza e rigidezza strutturale
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
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nose cones
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Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
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T P I F
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T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
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0404
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FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
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Manufactured part Manufactured part
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Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
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dipende solo dalpercorso utensile)
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classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
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PROCESSI DI FORMATURA INCREMENTALE
Processi di spinning
Spinning puro
Lo spessore delle pareti del componente finito egrave
uguale allo spessore del blank di partenza e non vi egrave
riduzione dello spessore Lrsquoazione dellrsquoutensile
determina di fatto una progressiva piegatura della
lamiera sino a far adagiare questrsquoultima sulla
matrice
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Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
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Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
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Premilamiera
tensile
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ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
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Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
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FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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Tool path generationTool path generation
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Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
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Manufactured part Manufactured part
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Tank manufacture detailsTank manufacture details
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SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
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VANTAGGI
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dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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8
Shear spinning
(fluotornitura)
Tube spinning
s1=s0 sinβ
la traiettoria assegnata allrsquoutensile egrave tale da
determinare una riduzione dello spessore
della lamiera mentre il diametro del
componente finito rimane uguale a quellodel blank iniziale
semi-lavorato iniziale di forma cilindricaegrave
sottoposto allrsquoazione di rulli (in genere tre
disposti a 120) che ne riduconolo spessore e
ne aumentano la lunghezza I componenticosirsquo ottenuti sono caratterizzati da una
elevatissima precisione dimensionale e
unrsquoottima finiturasuperficiale
Most symmetricMost symmetric sheet metal parts can be made by spinningspinning
musical instruments lamp accessorieskitchen utensils
nose cones
LIMITEASSIAL-SIMMETIRA
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9
Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
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T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
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FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
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H H
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φ φφ φφ φφ φ
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Forming limits are higher
A straight line FLC
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Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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CAD fileCAD file
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Tool path generationTool path generation
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Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
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bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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Processi incremental forming su
fresatrici a controllo numerico
Attrezzatura sperimentale
Centro di lavoro verticale acontrollo numerico Supporto per la lamiera
Premilamiera
tensile
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
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Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
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MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
7232019 IF e HYDRO
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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12
CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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10
ESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalESEMPI Di componenti ottenuti mediante incrementalformingforming
TPIFTPIF
SPIFSPIF
Titanium (t = 15 mm)
Stainless Steel (t = 10 mm)
Mild Steel (t = 077 mm)
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
w i t h
p a r t i a l d i e s
T P I F
Minor strainMinor strain εεεεεεεεminmin
--0202 --01 0 01 02 03 04 05 0601 0 01 02 03 04 05 06
M a j o r s t r a i n
M a j o r s t r a i n ε εε εε εε ε m a x
m a x
1010
0909
0808
0707
0606
0505
0404
0303
0202
0101
MaterialMaterial AA 1050 AA 1050--OO σσ=111=111 εε 014014
ThicknessThickness 1mm 1mm
Tool diameterTool diameter 12mm 12mm
FLC for conventional formingFLC for conventional forming
FLC incremental formingFLC incremental forming
Incremental Forming FLDIncremental Forming FLD -- MicariMicari
D D 0 0
H H
10 mm
φ φφ φφ φφ φ
cone
Forming limits are higher
A straight line FLC
La deformazione plastica viene applicata in modo graduale
ed incrementaele
forze in gioco e il livello di sollecitazionesulla lamiera
sono molto contenuti
Stato tensionale di compresstione sotto lrsquoutensile
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
Create a drawingCreate a drawing
Tank manufacture detailsTank manufacture details
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983113983118983107983122983109983117983109983118983124983105983116 983110983119983122983117983113983118983111
SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528
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11
11 ConeCone
22 HyperbolaHyperbola
33 HemisphereHemisphere
44 PyramidPyramid
55 ldquoFlowerrdquoldquoFlowerrdquo
Several shapes can be combined to develop a complete FLDSeveral shapes can be combined to develop a complete FLD
Example of a failure
In testing dome shapes failure
occurs just before 380 strain380 strain
cicli
di produzione
per la realizzazione
di prodotti di ldquonicchiardquo
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CAD fileCAD file
11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
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Tank manufacture detailsTank manufacture details
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SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
bull Elevata durata del processo
VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
bull Costi ridotti rispetto aiprocessi di formatura
classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
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11
Tool path generationTool path generation
22
Part made from carbonPart made from carbonsteel sheet metalsteel sheet metal
33
chopper
ldquoDieless formingrdquoldquoDieless formingrdquo
Manufactured part Manufactured part
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SVANTAGGI
bull Minore accuratezzadimensionale
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VANTAGGI
bull Elevata flessibilitagrave delprocesso (forma finale
dipende solo dalpercorso utensile)
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classica (non egrave presentealcuno stampo)
bull Aumento della formabilitagravedel materiale
528