Ci siamo chiesti che cosa richiede il taglio dei materiali compositi e con l’aiuto dei nostri clienti che già hanno queste soluzioni siamo andati un po’ a cercare di riassumere quelli che sono un po’ gli otto punti chiave, quelli che un po’ tutti ci hanno portato all’attenzione.
Richiede di essere versatili. Quindi grazie alla macchina di taglio, come dicevamo poco fa, sono in grado di tagliare differenti materiali di taglio semplicemente andando a montare utensile adatto per il tipo di lavorazione che devo fare.

Flessibilità. Viene spesso richiesto di essere rapidi e flessibili nel rispondere le esigenze di produzione e un sistema di taglio permette tutto ciò, perché posso apportare delle modifiche ai progetti e pochi minuti dopo essere pronto alla macchina di taglio per andare a tagliare i pezzi che necessiteranno poi nelle fasi successive di lavorazione.

La velocità. Evidentemente insomma, un sistema di taglio automatico è molto più rapido rispetto banalmente a un taglio manuale, ma ci sono altri fattori che determinano la velocità ad esempio non si necessita più di marcare prima i tessuti o le pelli con una dima per andare poi a seguire la marcatura con un taglio manuale. Questa fase spesso non viene considerata, ma porta via molto tempo e oltretutto la possibilità di tagliare qualora ne avessi la necessità multistrato per cui a seconda dei tessuti posso andare a tagliare 4, 5, 6, 7,8 teli, otto strati alla volta dello stesso materiale.
Precisione. Insomma anche questa è abbastanza se vogliamo ovvia come considerazione, ma evidentemente il taglio diciamo automatico risponde a dei criteri di precisione evidentemente più alti rispetto a quello che può essere un taglio manuale.

Differenti tipologie di lame. Come dicevamo prima la possibilità di tagliare differenti materiali deriva anche dalla possibilità di avere dotazione o comunque avere a disposizione tutta una serie differenti di utensili. Quindi abbiamo sistemi per tagliare con lame vibranti, con lame fisse ad esempio nel caso di materiali pre-impregnati vibranti, tornando a questa tipologia di lame, per quelli che sono i tessuti le fibre secche, lame in acciaio, lame in metallo duro, lame in metallo duro seghettate, per cui andiamo un po’ veramente a rispondere a qualsiasi tipo di esigenza.

Controllo della temperatura. Mi collego un po’ a quanto ho visto in precedenza a come è fatto il nostro piano di taglio che quindi aiuta a mantenere bassa la temperatura di lavorazione, ma allo stesso tempo poi su determinate tipologie di macchine possiamo andare anche a incrementare i sistemi di raffreddamento attraverso appunto sistemi Vortex o anche attraverso sistemi di lubrificazione eh della lama o di raffreddamento appunto di alcuni particolari del guidaggio della lama.
Riduzione degli scarti. I materiali compositi sono materiali, lo sappiamo tutti, molto costosi, quindi si deve cercare di avere la massima riduzione di scarto, riduzione degli sfridi per ottimizzare quello che è la possibilità di taglio sulla pelle. Quindi questo attraverso l’ottimizzazione del nesting che dopo vedremo e la precisione del taglio che qualora le geometrie e le matematiche lo permettono permette anche di tagliare attraverso linee comuni, quindi avere pezzi assolutamente accostati comportano una notevole riduzione dello scarto di materiale.

Infine, ripetibilità dei pezzi. Cosa intendiamo, il taglio automatico garantisce la possibilità di avere pezzi tagliati in maniera perfetta rispettando esattamente le matematiche degli stessi. Quindi ogni pezzo anche in fase successiva, ogni matematica che andrò a tagliare anche in fase successive sarà sempre identica e questo in alcune realtà dove ci sono delle richieste a livello di certificazione di prodotto finale molto diciamo alte, questo è sicuramente un elemento importante un elemento chiave.
Quindi la nostra offerta parte da un CAD, che poi vedremo, andrà a interfacciarsi con quella che è la proposta di SmartCAE dove andremo a creare il nesting dei nostri pezzi che dobbiamo tagliare, poi abbiamo sistemi di alimentazione dei tessuti che possono andare da culle monotelo a alimentatori multirotolo con allineatori, sistemi di taglio che abbiamo visto precedentemente, abbiamo poi come opzioni sistemi per la digitalizzazione delle dime, adesso qua in questa immagine ne vediamo un paio, Digipen e LevoDigit, quindi una volta che io ho fatto la mia dima fondamentalmente la vado a vettorializzare, la importo all’interno del CAD e poi vado a fare tutto quello che devo fare per andare al taglio o per modificare la stessa e poi abbiamo il sistema ARC. Il sistema ARC di cui dopo daremo delle indicazioni offre all’operatore di lavorare in realtà aumentata, quindi fondamentalmente io avrò già costruito il mio nesting basato su una diciamo composizione teorica del mio tessuto, della pelle, della direzione delle fibre. Però in quel momento sarò a bordo macchina col tessuto steso sulla macchina, quindi sarà posizionato in un certo modo, andrò a rilevarlo e andrò a correggere il posizionamento delle figure in modo che la direzione delle fibre venga assolutamente rispettata. Molto utile anche nel discorso evidentemente del Carbon Look.

Benissimo, andiamo avanti con il tema principale di questo seminario che è quello proprio del workflow dei compositi e le tecnologie che permettono di abilitare una digitalizzazione del processo.
In questa slide riportiamo le macro fasi dello sviluppo di un componente in composito partendo dall’idea iniziale, arrivando poi alla sua fabbricazione. Quindi il primo step è quello della progettazione della laminazione, il primo passo è quello di appunto progettare la laminazione tipicamente si parte dalla geometria CAD del componente e si decide come debbono essere posizionate sovra e sovrapposte le pelli sulle superfici. Tralasciando per un momento gli aspetti del dimensionamento e della verifica strutturale ci concentriamo oggi soltanto sui problemi di tipo tecnologico. Sono necessari degli strumenti che permettano al progettista di prevedere il drappeggio delle pelli sulle superfici curve dello stampo e avere degli strumenti che lo aiutino a intervenire e migliorare la forma dei ply per renderla tecnologicamente accettabile e realizzabile. Lo step successivo è quello di trasferire le informazioni della sequenza di laminazione al reparto di produzione, per spiegare al laminatore le istruzioni che servono per fabbricare correttamente il manufatto. L’utilizzo di uno strumento digitale per creare il PlyBook partendo dal progetto permette non solo di risparmiare molto tempo rispetto a un approccio tradizionale basato su una raccolta di disegni e di fotografie, ma limita gli errori di interpretazione. Inoltre consente di aggiornare facilmente la laminazione in base ai feedback che arrivano dalla produzione mantenendo progetto e PlyBook sempre allineati. Altro aspetto che può essere migliorato grazie all’utilizzo di strumenti digitali è quello della realizzazione delle dime. Invece di andare per tentativi rifilando a mano le dime sullo stampo e poi digitalizzando la pelle, risulta molto più efficiente ed economico generare la geometria delle pelli direttamente nel modello digitale. Una volta che è stata definita la geometria delle ply è possibile utilizzare degli algoritmi di nesting per impaccare il più possibile le ply al fine di minimizzare il materiale di scarto, come diceva poco fa Stefano, utilizzando appunto il CAD che FKgroup mette a disposizione degli utenti dei loro plotter. Lo step successivo che è quello che abbiamo visto, di cui ci ha parlato Stefano, a braccetto con il nesting c’è appunto il taglio. Abbiamo visto che si tratta di un’operazione che coinvolge numerosi aspetti legati non solo alla qualità e alla precisione del taglio, ma ci sono anche fattori come la sicurezza, i consumi energetici che di fatto sono fattori da tener presenti nella scelta appunto della tecnologia da utilizzare. L’ultimo Step è quello della realizzazione del manufatto, quindi quando si realizza un manufatto in composito un pre-impregnato e cura in autoclave, si passa tipicamente per una fase di posizionamento manuali delle pelli sullo stampo. Questa è un’operazione in buona parte ancora artigianale, nel senso più nobile del termine, fortunatamente esistono delle tecnologie che aiutano a digitalizzare anche questa fase. Quindi se andiamo a diciamo rivedere tutte queste fasi del workflow che partono dal progetto del laminato e culminano nella sua fabbricazione, tutte queste fasi possono essere assistite da strumenti e tecnologie che permettono di digitalizzare, automatizzare, velocizzare il processo. Nella parte alta, quella più concettuale e di impostazione, ci possiamo affidare alla soluzione di Anaglyph ovvero il software Laminate Tools. Con Laminate Tools è possibile costruire, modificare, aggiornare la sequenza di laminazione sia per utilizzo con le analisi FEM che per gestire i dati di produzione del laminato, ovvero generare il PlyBook ed esportare il profilo 2D delle ply. Una volta che sono stati generati i 2D delle pelli in formato dxf queste possono essere date in pasto alle soluzioni di taglio di FKgroup. Il software di nesting FKad che si si occupa di impaccare al meglio i profili da tagliare e i vari sistemi di taglio automatizzati, dal più grande al più piccolo, che sono in grado di soddisfare le esigenze di piccole e grandi produzioni. Infine per la fase di fabbricazione, può essere la fase di fabbricazione può essere efficientata grazie all’utilizzo di sistemi per aiutare il posizionamento dei ply sullo stampo come il PlyMatch, sempre di Anaglyph. PlyMatch è un sistema di realtà aumentata che fornisce al laminatore informazioni visuali su come posizionare le pelli sullo stampo mentre sta lavorando.

Ecco una prima domanda e la rivolgo a Stefano, si chiede se esistono soluzioni di taglio del composito anche per piccole produzioni. Sì, assolutamente sì, le nostre soluzioni vengono studiate appunto con il cliente quindi siamo veramente aperti a trovare qualsiasi tipo di diciamo proposta di sistema di taglio automatico che si adatti a quella che è la realtà o a quella che è la specificità richiesta in quel momento. Abbiamo installazioni da aziende che si occupano solo proprio di R&D preserie fino ad aziende che invece fanno una produzione massiva ecco, quindi macchine che lavorano fondamentalmente tre turni al giorno, 6 giorni su sette, fino a macchine che lavorano poche ore al giorno, perché proprio si occupano di fare di fare preserie. Anche a livello di dimensionamenti, quindi ci sono questioni di layout, di spazi dove vanno inserite, abbiamo un po’, riusciamo a rispondere un po’ a tutte le esigenze.

Allora, una domanda diciamo che è doppia arriva sia per Laminate Tools che per FKad. Allora, se con Laminate Tools è possibile indicare dove tagliare le ply o è una cosa automatica. Con FKad è possibile specificare che alcune ply non devono essere ruotate e altre sì? Allora rispondo prima io sulla parte Laminate Tools. Il taglio delle pelli non è automatico dentro Laminate Tools, deve essere il progettista che decide dove sono, quali sono le curve da utilizzare per il taglio. La selezione delle pelli si può appoggiare direttamente sulla geometria. Le curve di taglio, siccome Laminate Tools utilizza un approccio di triangolazione delle superfici, vale a dire leggo un file CAD, ma poi lui opera su una sorta di mesh stl, devo, posso usare eventualmente gli spigoli di questi di questa triangolazione come strumento per il taglio. Viceversa posso importare dentro Laminate Tools oltre alle superfici anche delle curve aggiuntive che mi servono appunto per rifilare le pelli. Mentre appunto la parte riguardante FKad se è possibile specificare alcune che alcune ply non devono essere ruotate e altre sì, lascio rispondere te Stefano. Allora quello che posso fare è dare indicazione di vincolo su una serie di pezzi però posso comunque, come dicevo, collegato anche al sistema ARC se ho delle esigenze molto specifiche di orientamento dei pezzi fare questo tipo di modifica direttamente sul taglio, sul sistema di taglio andando a diciamo a correggere quella che è l’inclinazione, la posizione del pezzo, in modo che segua le fibre nella giusta direzione.

Perfetto ti ringrazio. Altra domanda la progettazione della laminazione, più nello specifico la selezione delle superfici come viene effettuata? Direttamente dentro Laminate Tools oppure si fa prima una divisione delle superfici da CAD e poi si seleziona una superficie già divisa su Laminate Tools. La seconda che ha detto, nel senso che con Laminate Tools conviene entrare già con le superfici partizionate con un’idea di come voglio realizzare la laminazione, posso a livello di selezione del ply, andare a selezionare più pelli contemporaneamente, quindi se ho una superficie che si estende su una serie di patch questa è la procedura diciamo più indicata per poter utilizzare Laminate Tools, quindi conviene entrare in Laminate Tools avendo già pensato prima a quella che sarà poi, a quello che sarà poi il partizionamento delle superfici.

Allora, mi si chiede se abbiamo, ora non fa riferimento se a diciamo SmartCAE o FKgroup, quindi se abbiamo strumenti di identificazione di eventuali difetti come stramature presenti sul pre-impregnato. Allora io rispondo adesso lato Laminate Tools poi eventualmente lascio rispondere anche Stefano. Allora Laminate Tools permette di prevedere la stramatura. Provo a tornare un attimo in qualche slide indietro.
Questa qui. Guardiamo se riesco a trovare il fotogramma corretto. Ecco!
È praticamente in, se io vado praticamente è questa parte qua, a seconda il Laminate Tools..
Metto in fermo. Torna. Metto qua in pausa.
Laminate Tools mi fa vedere sulla superficie che io vado a selezionare, su quello che è il ply, l’orientamento trama e ordito del composito e in base al tipo di composito che sto utilizzando, quindi un tessuto, quindi trama ordito o unidirezionale o vari meccanismi di cinematica per cui dal punto di inserimento della pelle sullo stampo se vado a stendere mi cambia, può cambiare l’orientamento delle fibre. Per cui qui dentro se io vado ad esempio a cambiare come ho fatto in questa animazione.
Non me la fa vedere in tempo reale. Scusate.
Ecco qua, se io cambio sempre per la solita pelle il punto di inserimento invece di prenderlo in basso lo prendo in alto, tutto il drappeggio comporterà che nella parte opposta rispetto al portamozzo avrò una stramatura, dei problemi legati a stramature o grinze, quindi a seconda se si tratta di una distorsione diciamo tra trama e ordito o il fatto che si possa diciamo accumulare del materiale…
Se non sbaglio si vedeva qualcosa qua quando ci sono le pelli del portamozzo. Torno un attimo indietro.
Ecco qua si intravede per esempio dove ho delle forti curvature anche in quel caso si può addensare il materiale. Quindi con Laminate Tools riesco a vederli prima, nel senso li anticipo non li vedo sul prodotto finito o sul semilavorato. Ecco lascio rispondere a Stefano per sapere se c’è qualcosa di… Allora per quanto riguarda la macchina di taglio abbiamo sempre il sistema ARC che è la nostra diciamo realtà aumentata. Che cos’è l’ARC, un insieme di camere ottiche, di software che permettono all’operatore di lavorare appunto in realtà aumentata andando a verificare esattamente lo stato del tessuto della pelle che ho in quel momento sulla macchina di taglio. L’operatore quindi osservando a video se identifica delle difettosità del materiale che sta per andare a tagliare, decide direttamente come riposizionare i pezzi o escludendo dal taglio alcuni pezzi o appunto andando proprio manualmente a riposizionarli in modo da evitare queste zone di non qualità e non serve un passaggio ritroso verso il nesting, ma una modifica che faccio direttamente sulla macchina di taglio, pur salvaguardando il mio nesting originario, ma vado appunto a fare questo tipo di correzione. Quindi oltre a servire appunto, come dicevamo prima, per quanto riguarda il giusto posizionamento del giusto orientamento del pezzo rispetto alle fibre e per il discorso Carbon Look assolutamente anche questa funzione di verificare la pelle in quel momento sulla macchina di taglio e andare a fare delle modifiche del nesting o spostamento di alcuni particolari, di alcune matematiche, geometrie che devo andare a tagliare in modo che non il difetto non ricada all’interno del pezzo.
Perfetto, spero che queste cose abbiano risposto alla domanda.

Altra domanda se Laminate Tools tiene conto solo dell’orientamento fibra o può calcolare anche le proprietà del materiale utilizzato. Allora qui la domanda non mi è chiara l’obiettivo, quello che posso dire è che Laminate Tools… e quindi ne approfitto per rispondere anche a un’altra domanda che è arrivata: se è possibile usare Laminate Tools per la modellazione agli elementi finiti. La risposta è sì, Laminate Tools può essere utilizzato come preprocessore e post processore FEM per Nastran, Ansys, Abaqus, Hypermesh e quindi di fatto può gestire i dati di input di un solutore agli elementi finiti, ma non calcola le proprietà del diciamo non calcola i risultati tipici del FEM. Ora non so se era questo lo scopo della domanda, eventualmente possiamo sentirci offline per un approfondimento.
Ci sono altre due domande, dopodiché a questo punto mi fermerei.

Viene gestita la presenza di core? Se sì come? Grazie.
Allora anche qui lato SmartCAE/ Laminate Tools, lato FKgroup e taglio diciamo del core, vediamo di declinare la domanda nei due aspetti. Lato SmartCAE, lato Laminate Tools, dentro Laminate Tools io posso definire un materiale core che ha un determinato spessore, Laminate Tools mi permette di calcolare quando vado a fare lo sviluppo delle pelli, tiene conto dell’ispessimento del materiale dato appunto dal core e quindi permette di compensare quindi incrementando o riducendo lo sviluppo della pelle a seconda se sto lavorando su stampo maschio o stampo femmina o viceversa. Quindi Laminate Tools ne tiene conto alla stregua degli altri materiali. Si tratta di un materiale che ha semplicemente uno spessore maggiore. Ovviamente questa informazione sia come dicevamo lato produzione che eventualmente lato analisi strutturale agli elementi finiti. Lascio Stefano per quanto riguarda il trattamento del core. Sì, ripeto per quanto riguarda il discorso taglio automatico niente non ci sono problematiche di nessun tipo, come dicevo prima le macchine sono in grado di tagliare un po’ tutti i materiali, per cui si tratta solo in quel caso di andare a fare un dimensionamento corretto della testa di taglio che andrò a scegliere.
Ok, l’ultima domanda e poi diciamo che per altre cose eventualmente… Ci sono, stanno arrivando tutta un’altra serie di domande, ma per rimanere nei tempi vi risponderemo offline, per posta elettronica singolarmente, abbiamo i vostri riferimenti.

Il discorso è diciamo il discorso che affrontavamo prima sul il fatto che ci siano materiali più o meno malleabili, riferito al taglio e alle caratteristiche di elasticità. Dentro Laminate Tools è possibile introdurre un parametro di drappabilità di angolo di distorsione per cui è possibile avere, diciamo di fatto introdurre dei materiali che siano un po’ più rigidi e un po’ più o meno malleabili rispetto appunto al problema della stramatura e del drappeggio. Che numeri bisogna mettere all’interno di queste schede? Si va molto per esperienza però diciamo è qualcosa, è un parametro che è sotto il controllo del progettista per cui una volta che voi fate, ci sono dei test, dei patch test abbastanza semplici standardizzati per determinare quello che è quest’angolo di distorsione per cui lo potete mettere come input caratteristico all’interno del vostro modello e lo potete successivamente riutilizzare tutte le volte che avete quel materiale.
Benissimo, io diciamo passerei quindi oltre, mi scuso con coloro a cui non abbiamo dato risposta, però prometto che vi risponderemo per posta elettronica prossimamente e ci avviciniamo alla chiusura del webinar, informandovi del nostro prossimo evento.