Produzione automatizzata per nastratura di componenti strutturali in materiale composito

Questa dissertazione tratterà l’argomento dello studio di metodi di progettazione e processi tecnologici innovativi per l’industrializzazione in medio-grande serie di componenti strutturali in materiale composito. L’interesse della ricerca verso questo ambito è suscitato dai notevoli vantaggi che l’utilizzo di materiali dall’alto rapporto prestazioni meccaniche/peso danno nella ricerca di elevate prestazioni in applicazioni sportive e diminuzione dei consumi ed emissioni inquinanti in mezzi di trasporto di grande serie. Lo studio di componenti in materiale composito è caratterizzato dalla peculiarità di non poter disgiungere la progettazione della geometria della parte da quella del materiale e del processo, ed in questo senso nella figura del progettista si vanno a riassumere sinergicamente competenze riguardanti i tre ambiti. Lo scopo di questo lavoro è la proposizione di una metodologia di progettazione e produzione di componenti strutturali che permetta l’utilizzazione ottimale della natura fibrosa del materiale composito sia dal punto di vista del trasferimento dei carichi tra diversi componenti, sia dal punto di vista del processo di laminazione che avviene per nastratura automatizzata. Lo studio è volto a mostrare in quali termini tale tecnologia sia potenzialmente in grado di superare i vincoli di forma ed i limiti di efficienza meccanica delle giunzioni tra le parti e di garantire maggiore produttività e costi inferiori rispetti ai diversi metodi di produzione che rappresentano oggi lo stato dell’arte dell’industrializzazione in medio-grande serie. Particolare attenzione verrà posta sull’utilizzo della tecnologia oggetto di studio per la produzione di telai automobilistici.

This dissertation will address the topic of the study of methods of design and technological innovation for the industrialization processes in medium to large number of structural components made of composite materials. The focus of research into this area is caused by the considerable advantages that the use of materials from mechanical performance ratio / weight loss in the search for high performance sports applications and reduce fuel consumption and pollutant emissions in transports. The study of composite materials is characterized by the peculiarity of not being able to separate the design of the part geometry from that of the material and process, and in this sense in the figure of the designer is going to summarize synergistically skills on the three areas. The purpose of this work is the proposition of a methodology of design and production of structural components which allows optimum utilization of the fibrous nature of the composite material both from the point of view of the transfer of loads between different components, both from the point of view of the rolling process which takes place by taping automated. The study is intended to show in what way this technology has the potential to overcome the constraints of the form and the limits of mechanical efficiency of the junctions between the parties and to ensure higher productivity and lower costs to comply with different production methods, which have become the state of industrialization in medium to large series. Particular attention will be placed on the use of the technology being studied for the production of automotive frames.