Nelle giornate tra l’8 e il 10 ottobre, si terrà il seminario dell’Istituto per i test sui materiali (MPA) presso l’Università di Stoccarda, in Germania.
Al centro dei tre giorni di seminario, 6 sessioni principali, in cui si parlerà di questi temi cardine:
- Idrogeno
- Produzione Avanzata
- Rivoluzione energetica in Germania
- Big Data e Intelligenza Artificiale
- Modellazione dei materiali strutturali
- Controlli non distruttivi di materiali complessi
La complessa interazione tra materiali, processi e applicazioni costituisce evidentemente la spina dorsale dell’innovazione e dell’ottimizzazione delle prestazioni. I materiali devono essere selezionati e progettati con cura per soddisfare le esigenze specifiche delle diverse applicazioni, tenendo conto di fattori come la resistenza, la durabilità e la resistenza termica. A differenza dei loro modelli meccanici continui, i materiali reali possiedono una microstruttura reale con imperfezioni, anisotropie, segregazioni, discontinuità, pori e tensioni residue.
Questi difetti derivano dal rispettivo processo di fabbricazione del materiale o del componente e influenzano in modo significativo il comportamento del materiale e l’integrità strutturale in applicazioni dove la sicurezza è critica. Questa relazione dinamica tra materiali, processi e applicazioni è un punto focale fondamentale per il progresso di diversi sotto-settori dell’ingegneria meccanica, con ogni elemento che influenza il successo complessivo delle iniziative in questo campo.
Materiali per applicazioni future
Al centro dell’attenzione del seminario MPA si insedia il ruolo cruciale dei materiali, i quali si trovano ad affrontare una serie di sfide complesse. Sebbene l’acciaio, nelle sue varie forme austenitiche o martensitiche, continui a svolgere un ruolo essenziale, le applicazioni in evoluzione richiedono l’uso di altri materiali come le leghe a base di nichel, il titanio e l’alluminio ad alta resistenza. Inoltre, l’introduzione di processi di produzione innovativi consente la progettazione e la fabbricazione di strutture e componenti più complessi e l’impiego di un più ampio spettro di materiali. Tuttavia, l’aumento dei costi associato a elementi di lega sempre più preziosi rappresenta un ostacolo formidabile. Ulteriori sfide comprendono, ma non si limitano a, cicli di carico altamente flessibili, il comportamento dei materiali in ambienti difficili, come temperature estremamente alte o basse, e il comportamento sotto l’influenza di agenti come il biogas e l’idrogeno. La performance dei materiali domina la performance del prodotto finale, sottolineando la necessità di un utilizzo efficiente delle risorse nel loro impiego.
Processi che amplificano le industrie
Al seminario MPA, i processi non vengono considerati solo come processi di produzione nel senso classico. Al contrario, anche i casi di carico complessi sono considerati processi derivanti dall’applicazione e che influenzano in modo decisivo l’integrità strutturale e la durata dei componenti.
Verrà esaminata in modo approfondito una gamma di processi di produzione all’avanguardia, tra cui processi di produzione additiva come la fusione a letto di polvere laser, la produzione additiva con arco a filo, la deposizione diretta di energia, la saldatura ad attrito e la fusione a fascio di elettroni. Altri processi di produzione includono la saldatura a fascio di elettroni, la pressatura isostatica a caldo e la spruzzatura a gas freddo. Comprendere non solo i potenziali e i vantaggi, ma anche le limitazioni di questi processi di produzione e come essi modellano la microstruttura reale dei materiali lavorati, incluse segregazioni, anisotropie, difetti, pori, ecc., è di cruciale importanza. Insieme a sollecitazioni elevate e complesse nei processi applicativi, che includono fattori come il creep, la fatica ciclica, i carichi d’urto e gli effetti termomeccanici, la micro- e macrostruttura risultante dai processi di produzione determinano l’integrità strutturale e la durata dei componenti.
Applicazioni per materiali e processi futuri
Le applicazioni nell’ingegneria dei materiali e meccanica sono estremamente diversificate, ciascuna richiedendo attributi specifici dai materiali e dai processi (di produzione). Questi requisiti includono resistenza specifica, resistenza al creep e la capacità di operare in ambienti a temperature estreme (elevate e basse).
Che si tratti di generazione di energia con numerosi componenti pressurizzati, pale di turbine e componenti aerospaziali o di sistemi di trasporto, i materiali utilizzati devono garantire la sicurezza contro guasti e resistere a elevate sollecitazioni e/o a un alto numero di cicli di carico, anche in condizioni estreme come atmosfere di idrogeno. Con i nuovi processi di produzione e le tecniche di progettazione CAD che portano a strutture sempre più complesse con elementi come compattezza geometrica e integrazione delle funzioni, l’adattabilità dei materiali diventa fondamentale per garantirne l’idoneità a diverse applicazioni. La conferenza approfondirà questi aspetti cruciali, facendo luce sul legame tra materiali, processi e applicazioni nel campo dell’ingegneria dei materiali e meccanica.
