Materiali Compositi
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I compositi sono materie plastiche rinforzate da fibre che coniugano rigidezza, resistenza meccanica e leggerezza. Per questo motivo, fin dalla loro invenzione, hanno trovato largo impiego in applicazioni ad alte prestazioni, dalle missioni spaziali al motorsport.
Negli anni abbiamo sviluppato una metodologia affidabile, basata sulla simulazione al calcolatore, per studiare questa classe di strutture.
Attualmente siamo in grado di realizzare interamente il progetto di un manufatto in compositi, partendo dallo studio di fattibilità, fino all’ottimizzazione delle prestazioni meccaniche, al coordinamento delle fasi di produzione e di qualifica sperimentale del prodotto
Ridurre i costi e il time to-market con la simulazione
Le sfide della progettazione dei compositi
Nella progettazione e ottimizzazione dei materiali compositi laminati occorre utilizzare al meglio la simulazione al calcolatore, al fine di riuscire a realizzare prodotti che abbiano le prestazioni desiderate ed allo stesso tempo siano economicamente sostenibili e semplici da realizzare.
La scelta del tipo di rinforzo, dello spessore unitario delle pelli, dell’orientamento delle fibre, della sequenza di laminazione rappresentano una ricca opportunità per ottenere le prestazioni meccaniche auspicate. Proprio questo alto numero di variabili a disposizione costituisce una elevata complessità nel progetto, difficile da gestire anche con gli strumenti di analisi FEM tradizionali.
Inoltre la tecnologia di produzione attuale dello hand-layup è un processo manuale che richiede un accurato studio di fattibilità affinché gli strati di composito siano effettivamente depositabili sullo stampo nei modi e con gli orientamenti di fibra di rinforzo desiderati in fase di dimensionamento.
La progettazione di questi manufatti richiede pertanto competenze e strumenti specifici per gestire tutti gli aspetti tecnologici dei laminati.
Che tipi di supporto offre SmartCAE alla progettazione del composito
Esperienza ventennale al tuo servizio.
Quella della simulazione di strutture realizzate con i materiali compositi rappresenta una delle competenze più elevate di SmartCAE. Tra le attività che siamo in grado di svolgere:
Siamo in grado di aiutarti a valutare la fattibilità di un manufatto in composito. Ad esempio, se stai pensando alla sostituzione di parti meccaniche metalliche con equivalenti in fibra di carbonio, possiamo supportare il tuo progetto selezionando il materiale più appropriato e identificando il fornitore che possa realizzarlo al meglio.
Attraverso la modellazione agli elementi finiti è possibile prevedere le prestazioni meccaniche della struttura in materiali compositi. Con l’analisi FEM dei materiali compositi siamo in grado di individuare eventuali problemi strutturali di resistenza e rigidezza, e proporre modifiche migliorative alla sequenza di laminazione.
I materiali compositi lasciano ampio spazio di manovra al progettista per realizzare manufatti leggeri e performanti. Spesso però la ricerca della massima prestazione implica anche un aumento dei costi dovuti alla complessità della laminazione. Negli anni abbiamo sviluppato un metodo affidabile che permette di modificare la disposizione delle pelli al fine di migliorare le prestazioni meccaniche rispettando i vincoli tecnologici e i processi produttivi del committente. Questo permette di semplificare la laminazione e quindi tenere sotto controllo il costo del manufatto.
Le strutture di crash in fibra di carbonio sono in grado di assorbire più energia per unità di peso di quelle in metallo. La sfida nel modellare il comportamento a crash di tali strutture risiede nei diversi meccanismi di rottura del laminato. Sequenze di laminazione differenti, con diverso orientamento delle fibre, diversi tipi di fibre e di resine hanno un grande impatto sul comportamento a crash della struttura collassabile. Negli anni abbiamo messo a punto metodi di test e di modellazione FEM che ci aiutano a simulare accuratamente questa classe di strutture.
Sia le verifiche strutturali sotto l’azione di carichi statici che quelle dinamiche di crash richiedono l’utilizzo di dati affidabili per calcolare il First-Ply-Failure o il danneggiamento progressivo del laminato. Questi dati possono essere ricavati attraverso prove sperimentali, standardizzate o meno, che permettono di conoscere le effettive proprietà del composito utilizzato. Siamo in grado di supportare i nostri clienti nella definizione dei test sperimentali per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche del composito.
Verifica il prodotto prima di realizzarlo.
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Laminate Tools è uno strumento integrato che semplifica la progettazione, la verifica strutturale e la produzione dei laminati compositi. Con Laminate Tools è possibile superare tutti i limiti dell’approccio tradizionale sia della modellazione FEM che della generazione della forma delle pelli e del ply-book delle parti in materiali compositi.
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L’utilizzo dei materiali compositi nella progettazione è cresciuto in maniera significativa negli ultimi anni, e Simcenter Femap può aiutarti a modellare e a interpretare i risultati sulle strutture in composito.
