Caso di studio 1

Ottimizzazione della resistenza all’urto mediante calcolo FEM

 

Situazione di partenza

Il coperchio di una confezione di gelato era stato dotato di linguette per migliorarne l’adesione, che avrebbero dovuto facilitare l’applicazione del coperchio al vasetto e garantire la completa e sicura chiusura del coperchio sul bordo del vasetto.

Nella fase di produzione si era però notato che tali linguette si deformavano continuamente, per poi rompersi. C’era quindi il rischio che le linguette rotte potessero penetrare nel vasetto e nel suo contenuto come corpi estranei.

 

Settore

Latticini

Strategia/motivazione

Deformazioni e rotture indesiderate

Il compito

Un’ottimizzazione geometrica delle linguette del coperchio, volta ad evitare deformazioni e rotture.

Realizzazione

Per trovare rapidamente una soluzione ottimale a tale problema, abbiamo eseguito un calcolo FEM (Metodo degli Elementi Finiti) computerizzato.

Tale metodo ci ha consentito di simulare vari interventi risolutivi e di confrontare le caratteristiche di deformazione e rottura risultanti. Vari interventi successivi di ottimizzazione della geometria delle linguette hanno permesso di modificarle, fino a raggiungere una situazione di sollecitazione minima. La soluzione ottimale trovata a livello teorico è stata quindi applicata nello stampo di produzione di serie.

 

Il risultato

La sollecitazione meccanica delle linguette è stata significativamente ridotta grazie all’ottimizzazione geometrica. La sensibile riduzione delle tensioni e delle deformazioni delle linguette ha migliorato notevolmente la resistenza all’urto delle stesse. Le nozioni acquisite a livello teorico sono state quindi verificate al 100% dopo l’applicazione nella prassi. Accurati test di sollecitazione e caduta effettuati presso il cliente hanno confermato completamente i miglioramenti calcolati a livello teorico.

I vantaggi per il cliente

L’uso del calcolo FEM ha permesso di scegliere la soluzione ottimale tra molte diverse varianti. I risultati sono stati calcolati senza costose modifiche agli stampi. Il tempo di applicazione è stato drasticamente ridotto rispetto alla tradizionale ottimizzazione try-and-error.

Siamo quindi riusciti a fornire al nostro cliente la soluzione ottimale nel minor tempo possibile e con i minimi costi di adeguamento. La sicurezza del prodotto all’interno dei processi di riempimento e logistica è stata sensibilmente aumentata.

Rappresentazione intensificata del risultato di deformazione dell’impianto originale

Rappresentazione intensificata del risultato di deformazione dell’impianto originale

Risultato dell’ultima fase di ottimizzazione

Il risultato

Un miglioramento in termini di:

  • resistenza all’urto
  • tempo di applicazione
  • sicurezza di produzione