Via Zocco, 13 – 25030 – Adro (BS) – Italy
Phone: +39.03074591 – Fax: +39.0307356113
www.streparava.com – [email protected]
SIMULAZIONE DELLA COLATA DEI
METALLI FERROSI:
CONCATENAZIONE VIRTUALE
FONDERIA-CALCOLO STRUTTURALE
Streparava Footprint
Chassis Systems
Axles and Suspensions
Testing Centre
Powertrain & Driveline
Systems
Powertrain components
2
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Streparava Technology & Know-How
Research & Development Center
Testing Center & Prototypes
Process Engineering
Manufacturing Capabilities
Quality System
• New Technologies & Materials
• Road Simulator test bench
• Industrial layout studies
• Lean Manufacturing
• UNI ISO/TS 16949: 2009
• Mono-bi and tri-axial test benches
• Value Engineering
Research
• Vehicle application engineering
• On-vehicle field data acquisition
• Process Design
support
• New Products Design
• Customer Technical Support
• Prototypes manufacturing
• Automation Design
• Industrialization
• Machine tools
• UNI EN ISO 9001: 2008
• Robots & Automation
• UNI EN ISO 14001: 2004
• Machining
• Heat treatments
• Surface treatments
• Metrology lab
• Assembly
• Metallurgical lab
• Painting
• Painting lab
• EOL test
• World Class Manufacturing
(WCM)*
* In progress
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CASE STUDY – SOSPENSIONE INDIPENDENTE
NUOVO APPROCCIO PER IL PROGETTISTA
DAL CONCEPT
ATTRAVERSO IL PROGETTO
Simulazioni di colata e stampaggio integrate nella
fase di sviluppo CAD e CAE
• Maggiore qualità
• Minori Costi
• Design ottimizzato
• Riduzione time-to-market
AL PRODOTTO
FINALE
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
Dati generali e schema
veicolo
Calcolo elastocinematico
(MSC Adams/Car)
Modellazione 3D e FEA (MSC
Nastran-Marc, Creo Simulate)
Simulazione processo sul
singolo pezzo (Pro-CAST)
Caratterizzazione prototipi
(durezze, radiografie…)
Scelte di architettura
Parametri handling&comfort
Dimensionamento strutturale
componenti
Prevedere i difetti
Acquisizioni estensimetriche
durante test al banco
Condizioni di carico principali
Carichi sui singoli componenti
Fattibilità tecnica ed
economica
Prevedere le caratteristiche
meccaniche
Confronto con simulazioni
processo e strutturali
FOCUS SU
BRACCIO SOSPENSIONE
GHISA GJS 500-7
ANIMA INTERNA
COMPONENTE STRUTTURALE
COMPONENTE DI SICUREZZA
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
CALCOLO STRUTTURALE - FEA
- Creo Simulate  verifiche preliminari integrate nel processo CAD
- MSC Patran/Nastran/Marc  calcolo statico non lineare
- Dimensionamento secondo condizioni dinamiche in esercizio attese
CONDIZIONI TRADIZIONALI DI CALCOLO
- Geometria nominale ed esente da difetti (es. cavità da ritiro)
- Caratteristiche meccaniche nominali ed omogenee su tutto il pezzo
- Tensioni residue derivanti dalla “storia” del materiale trascurate
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
IL NUOVO APPROCCIO PER IL PROGETTISTA
Simulazione di processo integrata nella fase di progettazione
NO modellazione dello
stampo
Approccio Semplificato per il progettista
Design ottimizzato del pezzo
Meno costi – Più qualità
Simulazione di colata o stampaggio direttamente
sul pezzo
Prevenire difettosità legate al
processo
Prodotti più affidabili e
qualità costante
Processo ottimizzato
NO industrializzazione
del processo
Progettare con le caratteristiche
meccaniche attese
Riduzione
time-to-market
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
PROGETTARE ANTICIPANDO LE PRESTAZIONI
DIFETTI
OUTPUT DALLA
SIMULAZIONE DI
PROCESSO
CONCATENAZIONE
«CAD»
CARATTERISTICHE
MECCANICHE
Porosità da ritiro
Deformazioni
Porosità da gas
Cricche
E, Rsn, Rr, A%
Tensioni residue
(VonMises, MaxMin Principal)
Ossidi, sfogliature,
cali superficiali
Fasi, DAS, SDAS,
durezza,
caratt.eutettico
Esportazione modello grezzo ottenuto da simulazione PRO-Cast (con porosità, deformazioni
ecc) verso ambiente CAD
Applicazione delle feature di lavorazione per verificare rischio porosità affioranti
CONCATENAZIONE
«CAE»
Esportazione modello grezzo ottenuto da simulazione PRO-Cast verso ambiente CAE
Esecuzione calcoli strutturali FEA partendo da modello comprensivo della storia del materiale
(caratteristiche meccaniche puntuali, tensioni residue, deformazioni ecc)
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ECOTRE Footprint
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ECOTRE Footprint
Due tecnologie
Differenze finite (FDM)
Volumi di Controllo (CVM)
Elementi Finiti
(FEM)
Realtà
Dimensione 1.5mm
Dimensione 2.5mm
Due software
CAD
QuikCAST
ProCAST
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ECOTRE Footprint
1. Tecnologia
Precisione ed allineamento con la realtà:
Porosità da gas, porosità da ritiro, …
Differenze finite (FDM)
Volumi di Controllo (CVM)
QuikCAST
Elementi Finiti
(FEM)
ProCAST
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ECOTRE Footprint
2. Deformazioni, Stress ed Errori di forma Getto ed attrezzatura
Affidabilità risultati, allineamento con la realtà
Differenze finite (FDM)
Volumi di Controllo (CVM)
Elementi Finiti
(FEM)
getto
Motta / Stampo
Scorrimento non possibile
Motta/stampo di deforma, il getto
si deforma, i corpi interagiscono
nella realtà, ma non in
simulazione
QuikCAST
ProCAST
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
RIEMPIMENTO - TEMPERATURA
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
SOLIDIFICAZIONE – FRAZIONE SOLIDA
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
DIFETTI: POROSITA’ DA RITIRO
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
DIFETTI: CRICCHE A CALDO
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
DIFETTI: DEFORMAZIONI (X5)
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
Snervamento
Allungamento
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
Rottura
HB
PROPRIETA’ MECCANICHE
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
Von Mises
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
Max Principal
Trazione e Compressione
TENSIONI RESIDUE
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Testing Center Streparava
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
Road Simulator test bench
- Multiaxial dynamic road simulation test
- Road data time history simulation for every kind of mission
Mono-bi and tri-axial test benches
- Mono-bi and tri-axial test on single component or subsystem
- Component self-qualification test
- Approval test for complete systems
On-vehicle field data acquisition
- Vehicle instrumentation with wheel force transducers, linear position sensors,
strain gauges and accelerometers
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Il processo di sviluppo del prodotto
INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
STRUMENTAZIONE PEZZO
- Da FEA  valori e direzioni principali di sforzo in determinate
condizioni di esercizio
- Applicazione estensimetri coerentemente ad indicazioni FEA
CONFRONTO STRESS ATTESI vs RILEVATI
- Caratterizzazione sospensione complete (rigidezze)
- Applicazione cicli di carico coerenti con condizioni di calcolo
ipotizzate
- Acquisizioni estensimetriche
- Confronto tra stress attesi e stress rilevati
RIFERIMENTO ESTENSIMETRO

Rigidezza teorica

Rigidezza rilevata LH

Rigidezza rilevata RH
SG1 Braccio
superiore lato
esterno
SG2 Braccio
superiore lato
interno
SG3 Braccio
inferiore
centrale 0°
SG4 Braccio
inferiore
centrale 90°
SG5 Braccio
inferiore
nervatura
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
max rilevato
-2
-13
83
1
72
max atteso
-2
-15
115
1
90
FRENATA
MISSIONE
max rilevato
107
184
22
1
21
max atteso
145
180
27
1
25
CURVA
MISSIONE
max rilevato
-2
-13
25
Mpa
VERTICALE
max atteso
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29
19
22
21
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INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
Simulazione
Esportazione difetti
dal simulatore di
colata al CAD
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
CAD
Realtà
INTEGRAZIONE
ProCAST \ CAD
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INPUT
LE PRESTAZIONI SPECIFICHE
•
DESIGN e DIMENSIONAMENTO
ANTICIPARE LE PRESTAZIONI
DEL PROCESSO
•
Caratteristiche attese
• Stress Residuo
Simulazione
Colata
Esportazione proprietà
meccaniche e tensioni
dal simulatore di colata
FEM al simulatore
strutturale FEM
VALIDAZIONE E CONFRONTO
CON SIMULAZIONI
Carichi esterni
Simulazione
Strutturale
Rilievi
estensimetrici
INTEGRAZIONE
ProCAST \ FEM
STRUTTURALE
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