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Stato dell'arte del processo di estrusione dell'alluminio

Press.jpgL'industria dell'estrusione di alluminio è una forte consumatrice di energia. Le billette di diverse tonnellate devono essere riscaldate fino a temperature di 500°C in appositi forni. Le presse per l'estrusione di alluminio esercitano pressioni fino a 1400MPa per forzare attraverso lo stampo la billetta riscaldata. Il processo, essendo prevalentemente di natura meccanica, è incline a produrre un elevato livello di scarto per motivi quali dimensioni errate, difetti superficiali e difetti interni di cracking.
Questo progetto è volto all'identificazione e l'esecuzione delle modifiche al processo necessarie per correggere il materiale di dimensione fuori specifica. Prima viene effettuato il rilevamento, meno scarti verranno prodotti.
Attualmente, esistono sul mercato sistemi di misurazione a distanza basati su tecniche di visione artificiale e mirati all'individuazione dei profili fuori tolleranza, ma la misurazione effettuata da questi sistemi avviene troppo tardi nel processo di produzione, quando i profili hanno avuto il tempo di raffreddarsi e contrarsi.

L'idea al centro della ricerca

uploadImgs/scrap.jpgL'idea di base che sta dietro a questo progetto è di sviluppare un sistema di controllo qualità in grado di individuare il materiale che non rispetta le specifiche richieste durante le prime fasi del processo di estrusione, cioè quando un profilo è ancora caldo e dilatato. Lo scopo è di ridurre la quantità di materiale di scarto prodotto e, come diretta conseguenza, risparmiare sul consumo di energia limitando la quantità di materiale che deve essere rilavorato.

Le sfide di questa ricerca

uploadImgs/project_wp_plan_160p.jpgPer ottenere questi risultati è necessario rispondere a diversi quesiti:

  • come eseguire misure mentre i profili sono caldi,
  • come montare, muovere e configurare il sistema di misura all'uscita della pressa,
  • come prevedere le dimensioni che avrà il profilo dopo che si sarà raffreddato,
  • in che modo correggere il processo quando viene individuato del materiale che non rispetta le specifiche richieste.

Aree di ricerca

profile.jpgIl sistema di misura non può trovarsi a contatto con il profilo estruso a causa della natura dinamica del processo, delle temperature e delle forze coinvolte.
Per ottenere dati significativi devono essere eseguite misure sia 2D sia 3D. Questa è una pratica già diffusa nell'industria, ma in questo caso la scelta non è assolutamente banale a causa della natura dinamica del processo e dei vincoli imposti dal meccanismo di estrusione.
Inoltre il sistema di misura deve essere robuto, ma avere dimensioni sufficientemente piccole da poter essere montato vicino alla pressa.
Infine, per far sì che le misure siano precise, è necessario un meccanismo che corregga la distorsione dovuta alla rotazione del profilo e alla prospettiva dei sensori.
Per affrontare queste sfide in questo progetto saranno sviluppate tecniche di visione innovative.


hot_profiles.jpgÈ stato sviluppato e realizzato un case per contenere i diversi componenti per la misura in modo che fosse semplice da posizionare e muovere anche vicino alla pressa.
Dato l'elevato numero di profili che possono essere realizzati, questo meccanismo deve essere semplice da configurare.
Una volta acquisite le misure il sistema deve prevedere le dimensioni del profilo dopo che si sarà raffreddato. In questo caso sarà sviluppato uno strumento basato su "finite element analysis".


3d_device_1.jpgQuando del materiale fuori specifiche viene individuato devono essere intraprese delle misure correttive. Una parte significativa di questo progetto sarà dedicata all'individuare e comprendere i fattori che portano ad avere materiale fuori specifiche. Infine verranno stabilite le migliori strategie, regole basate su opinioni di un esperto, per quanto riguarda le azioni correttive al processo.


end_production.jpgESIPSE-Al svilupperà un sistema per il controllo della qualità al fine di ridurre il consumo di energia dovuto alla rilavorazione del materiale di scarto nei processi di estrusione dell'alluminio, contribuendo così alle richieste di riduzione del consumo di energia da parte dell'EU.
Questo sistema innovativo è adatto alle aziende per l'estrusione di profili di alluminio in cui lo scarto è nell'ordine del 15% - 18%. Si stima che il risparmio di materiale fuori specifiche sia fra 5% e 8%.

 

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