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Le attività previste per l'U.O. del Politecnico di Milano sono state descritte nel programma generale del progetto di ricerca. In particolare sono previsti contributi nelle Fasi 1, 3, 4, 5 e 6. Riportiamo ora i compiti previsti dell'unità di ricerca nelle fasi sopra citate. Fase 1. Fase di Definizione Coordinatore della Fase: Cassino Partecipanti alla Fase: Tutti Durata: dal mese 1 al mese 3 Nell'ambito di questa fase, l'U.O. del Politecnico di Milano si occuperà del reperimento dei materiali di prova e, soprattutto della definizione delle caratteristiche tecniche e dell'indagine di mercato legata all'acquisto di un sistema WJ/AWJ adeguato per le applicazioni prospettate, tenendo conto dell'esigenza di sviluppare, nell'ambito del progetto, un sistema prototipale per l'incisione a getto idroabrasivo (Fase 3.2): valutato lo stato dell'arte disponibile sul mercato, si prenderanno in considerazione le configurazioni di impianto eventualmente espandibili e/o interfacciabili con strumentazioni ad hoc sviluppate nell'ambito del progetto per le applicazioni di incisione e trattamento superficiale; ad esempio verranno considerate tipologie di macchine dotate di Controllo Numerico Computerizzato di tipo aperto, cioè in grado di colloquiare in maniera bidirezionale con sistemi esterni. Per l'acquisizione dei materiali di prova e dei materiali di consumo si utilizzeranno i canali di fornitura ben noti e sviluppati nell'ambito del precedente progetto COFIN 01 "Tecnologie di lavorazione delle pietre naturali". Per quanto riguarda la definizione della campagna sperimentale, ci si baserà sui dati reperibili sulla letteratura scientifica e tecnica disponibile e sulle sperimentazioni precedentemente eseguite presso i laboratori del Politecnico di Milano al fine di determinare i range dei parametri di processo interessati dalle applicazioni allo studio. Il piano delle attività previste nella Fase 1 può essere schematizzato come segue: 1) Acquisizione dei materiali di prova (Coreno Perlato e Bianco di Carrara) 2) Scelta del sistema WJ/AWJ da acquisire 3) Acquisizione dei materiali di consumo (abrasivo) 4) Definizione della campagna sperimentale 4.1 Trattamento superficiale 4.2 Incisione Fase 3. Lavorazione superficiale ed incisione mediante tecnologie non convenzionali Coordinatore della Fase: Milano Partecipanti alla Fase: Milano e Cassino Durata: dal mese 3 al mese 21 La Fase 3 costituisce il cuore dell'attività di ricerca prevista per il progetto. Le attività possono essere suddivise nei due macroargomenti di riferimento descritti di seguito (Fase 3.1, Fase 3.2). Nella successiva Fase 3.4 si procederà ad un confronto tra le tecnologie a getto idroabrasivo e laser nell'ambito dell'incisione delle pietre naturali. Le lavorazioni superficiali e l'incisione mediante getto idroabrasivo sono accomunate dal fatto che in entrambi i casi si procede con un'asportazione di materiale controllata al fine di ottenere una profondità di passata nota e, comunque, mai tale da determinare un taglio passante. Questa considerazione permette di trattare i due tipi di lavorazione come un'unica applicazione a energia differenziata. Per la modellazione del processo appare quindi opportuno correlare la quantità di materiale rimosso all'energia disponibile e, quindi, ai parametri della tecnologia che la determinano (pressione dell'acqua, portata dell'acqua, portata di abrasivo, dimensione degli ugelli, velocità di avanzamento della testa di taglio oppure tempo di interazione). Fase 3.1. Lavorazione superficiale mediante getto idroabrasivo Partecipanti alla Fase: Milano Durata: dal mese 3 al mese 15 Nel corso del progetto finanziato COFIN 01 è stata sviluppata un'apparecchiatura di prova in grado di valutare il danneggiamento (asportazione) provocata, su provini di dimensioni e peso noti, da quantità controllate di abrasivo. Questo sistema sarà impiegato nell'ambito del progetto per valutare le prestazioni di diversi tipi di abrasivo di comune utilizzo industriale e non, selezionati grazie agli studi precedenti e alla bibliografa disponibile. Allo stesso tempo verrà eseguita una sperimentazione più prossima alle condizioni di funzionamento industriale grazie al sistema di dosatura dell'abrasivo sviluppato presso l'.O. del Politecnico di Milano nell'ambito del progetto COFIN 01: le caratteristiche di questo sistema permettono l'adduzione verso la testa di taglio di quantità note di abrasivo sia in termini di portata che di quantità assoluta. Ciò permette di valutare direttamente sul pezzo la quantità di materiale asportata nelle condizioni sperimentali selezionate, compreso il tempo di interazione, con possibilità di pervenire al material removal rate (MRR). Se il primo tipo di sperimentazione può permettere lo studio del fenomeno di asportazioni in condizioni prive di disturbi esterni, il secondo completa il quadro grazie alla possibilità di valicare le conclusioni in una situazione reale di funzionamento. Verrà prodotto un modello energetico che leghi l'MRR ai parametri di processo. Di particolare interesse, tra i parametri di valutazione dei risultati della lavorazione, sarà la capacità di ricopertura di una superficie in termini di omogeneità del risultato; ad esempio verrà determinato il valore di interasse ottimo tra passate successive. Le attività della Fase 3.1 possono essere schematizzate come segue: 1) Sperimentazione dell'asportazione sull'apparecchiatura di prova del danneggiamento 2) Sperimentazione sul sistema a getto idroabrasivo tramite dosatore di abrasivo in anello chiuso 3) Rilevazione delle grandezze di interesse (variazione di peso, geometria del solco ecc) 4) Analisi statistica dei dati e determinazione dei modelli energetici di asportazione in funzione dei parametri di processo Fase 3.2. Incisione a getto idroabrasivo Partecipanti alla Fase: Milano Durata: dal mese 8 al mese 19 Lo sviluppo della Fase 3.2 segue la metodologia descritta per la Fase 3.1; in questo caso però, i range di interesse per i parametri tecnologici (determinati nella Fase 1) saranno tali da conferire un maggiore contenuto energetico al getto idroabrasivo, tale da produrre un solco non passante avente profondità correlabile all'energia stessa. Nel caso dell'incisione saranno valutate le prestazioni del processo in termini di precisione nella riproduzione dei dettagli, soprattutto il prossimità dei cambi di direzione; a tale scopo saranno preventivamente stabiliti i parametri di valutazione del risultato. Tenendo conto dell'entità ridotta dell'energia e delle pressioni in gioco in lavorazioni di incisione (ad esempio la pressione può essere mantenuta a valori prossimi a 100 MPa contro i 400 MPa necessari per il taglio), verrà valutata l'opportunità economica di sviluppare un sistema ad hoc di incisione a getto idroabrasivo su superfici limitate dotato di un sistema di generazione della pressione a prestazioni adeguate e dedicate. Le attività della Fase 3.2 possono essere schematizzate come segue: 1) Sperimentazione dell'asportazione sull'apparecchiatura di prova del danneggiamento 2) Sperimentazione sul sistema a getto idroabrasivo tramite dosatore di abrasivo in anello chiuso 3) Rilevazione delle grandezze di interesse (variazione di peso, geometria del solco, geometria nei cambi di direzione ecc) 4) Analisi statistica dei dati e determinazione dei modelli energetici di asportazione in funzione dei parametri di processo 5) Proposta di un sistema di incisione a getto idroabrasivo sulla base delle prestazioni attese e verificate nei punti precedenti Fase 4. Tecniche di controllo delle superfici mediante visione artificiale Coordinatore della Fase: Pisa Partecipanti alla Fase: Tutti Durata: dal mese 3 al mese 21 Nella Fase 4, l'U.O. del Politecnico di Milano si occuperà di produrre i campioni di materiale inciso tramite getto idroabrasivo secondo i parametri determinati nelle fasi precedenti. Un aspetto rilevante risiede nella valutazione del risultato dell'incisione anche in termini di identificabilità da parte del sistema di visione allo studio: diversi set di parametri tecnologici producono plausibilmente un risultato diverso sia nei termini già esposti di geometria del solco e di asportazione di materiale, ma potrebbero essere più o meno efficaci dal punto di vista del riconoscimento automatico dell'immagine o sigla marcata. Alle singole combinazioni sperimentali sarà così associato un indice di valutazione dell'adeguatezza per gli scopi del riconoscimento automatico. Fase 5. Ottimizzazione dei processi di lavorazione Coordinatore della Fase: L'Aquila Partecipanti alla Fase: Tutti Durata: dal mese 18 al mese 24 Nell'ambito della Fase 5, l'U.O. del Politecnico di Milano renderà disponibili i modelli sviluppati, corredati dal know how utile per l'interfacciamento con i modelli provenienti dalle altre U.O. e relativi alle altre tecnologie allo studio. Fase 6. Casi di trasferimento tecnologico Coordinatore della Fase: Cassino Partecipanti alla Fase: Tutti Durata: dal mese 18 al mese 24 L'U.O. del Politecnico di Milano svilupperà i contenuti del portale relativi alle attività eseguite nell'ambito del progetto curando gli aspetti espositivi per realizzare un prodotto facilmente usufruibile dagli utilizzatori della tecnologia. Adeguata promozione del portale verrà effettuata presso le aziende del settore della lavorazione dei materiali lapidei grazie alle giornate di trasferimento tecnologico che già il Politecnico di Milano tiene in collaborazione con le associazioni legate alla tecnologia del getto d'acqua, come AIW (Associazione Italiana Waterjet).
