AI per la formatura della lamiera: previsione del ritorno elastico e ottimizzazione del design degli stampi

Quando una lamiera viene piegata in un'operazione di formatura, non rimane all'angolo esatto dello stampo. Ritorna parzialmente verso la sua forma piatta originaria. Questo ritorno elastico (springback) è causato dal recupero elastico del materiale dopo la rimozione delle forze di formatura. L'entità del ritorno elastico dipende dal tipo di materiale, dallo spessore, dal raggio di piegatura, dalla direzione della grana e dai parametri del processo di formatura.

Compensare il ritorno elastico è uno degli aspetti più impegnativi della progettazione degli stampi per lamiera. Se occorre una piega di 90 gradi nella parte finita, potrebbe essere necessario piegarla a 88 gradi nello stampo, sapendo che ritornerà di 2 gradi. Ma quei 2 gradi di ritorno elastico non sono costanti. Cambiano con le variazioni di lotto del materiale, la temperatura e l'usura degli utensili. La previsione e la compensazione AI rendono questo processo più preciso.

Perché il ritorno elastico è difficile da prevedere

Il ritorno elastico dipende dal comportamento sforzo-deformazione del materiale, che non è descritto perfettamente dalle proprietà standard riportate sul certificato del laminatoio. Il ritorno elastico effettivo per una specifica parte dipende dal limite di snervamento del materiale, dal modulo elastico, dal comportamento di incrudimento e dall'anisotropia, tutti elementi che variano tra una bobina e l'altra e persino all'interno di una singola bobina.

L'analisi agli elementi finiti (FEA) può prevedere il ritorno elastico, ma l'accuratezza dipende dalla disponibilità di buoni dati sul materiale e di un modello di attrito accurato, entrambi difficili da ottenere in condizioni di produzione. Il risultato è che le previsioni FEA del ritorno elastico hanno spesso un errore significativo, che richiede aggiustamenti per tentativi sullo stampo.

Come l'AI migliora la previsione

La previsione del ritorno elastico basata sull'AI apprende dai dati di produzione reali. Correla il ritorno elastico misurato sulle parti formate con le proprietà del materiale dal certificato del laminatoio, i parametri di formatura effettivi (tonnellaggio, velocità, temperatura) e la condizione degli utensili. Nel tempo costruisce un modello predittivo più accurato della sola FEA, perché cattura gli effetti del mondo reale che i modelli teorici trascurano.

Quando arriva una nuova bobina di materiale, l'AI utilizza le proprietà del certificato del laminatoio per prevedere il ritorno elastico atteso per ciascuna geometria di parte. Se il ritorno elastico previsto differisce dalla compensazione dello stampo, l'AI raccomanda aggiustamenti di processo: modifica dell'angolo di sovrapiegatura, regolazione del tonnellaggio o modifica del tempo di mantenimento.

Compensazione adattiva dello stampo

Nelle implementazioni più avanzate, la pressa di formatura si regola automaticamente in base alla previsione AI del ritorno elastico. Le presse a servocomando possono modificare la profondità di corsa, il profilo di velocità e il tempo di mantenimento per ciascuna parte. Quando l'AI prevede un maggiore ritorno elastico per un particolare lotto di materiale, la pressa aumenta automaticamente la sovrapiegatura per compensare.

Questo approccio adattivo produce parti che rientrano costantemente nella tolleranza indipendentemente dalle variazioni del lotto di materiale. Riduce gli scarti e le rilavorazioni che gli stampi statici tradizionali producono quando le proprietà del materiale cambiano.

Per ulteriori informazioni sull'ottimizzazione di processo basata sull'AI nel manifatturiero, visiti la pagina FirmAdapt dedicata all'analisi del manifatturiero.