Whitepaper: Ingegneria computazionale integrata dei materiali (ICME) per principianti

È possibile valutare le prestazioni di un componente in diversi modi a seconda dell'applicazione, ad esempio l'aumento della rigidità e della resistenza a fronte di una riduzione del peso, o una determinata durata con carichi ciclici ripetuti o in condizioni di deformazione a carico costante, o una resistenza a determinati impatti, o ancora proprietà meccaniche, termiche ed elettriche combinate, ecc. Le prestazioni dipendono dalla geometria, dal materiale e dal processo di produzione del pezzo. Nel settore della produzione, l'obiettivo principale è quello di trovare la giusta soluzione tecnica per realizzare un pezzo in maniera ottimale, in modo che presenti una serie di caratteristiche specifiche, riducendo al tempo stesso il tempo di progettazione, limitando i costi e aumentando la produttività. Si tratta di un compito estremamente impegnativo, sottoposto a numerosi e severi vincoli.

L'Ingegneria computazionale integrata dei materiali (ICME) rappresenta un nuovo approccio capace di rispondere a questa esigenza. ICME fornisce un legame solido, efficiente e ottimizzato tra quattro pilastri: (1) processo di produzione, (2) microstruttura del materiale, (3) proprietà tecniche del materiale e (4) caratteristiche finali del pezzo. Permette di innovare e massimizzare le prestazioni riducendo i costi e i tempi di consegna. ICME valorizza e favorisce la collaborazione e la contaminazione tra scienza, software e produzione. ICME ha raggiunto un livello di maturità tale da consentirne l'utilizzo in modo proficuo su scala industriale e la risoluzione di problemi che solo un decennio fa apparivano inarrivabili. Digimat è la prima e più completa piattaforma commerciale ICME per i polimeri e i materiali compositi a base di polimeri e ora contempla anche l'ICME di altre classi di materiali. In questo white paper presentiamo un'introduzione all'ICME attraverso diversi esempi (produzione additiva di polimeri, stampaggio a iniezione di polimeri termoplastici rinforzati con fibre corte, indurimento di termoindurenti rinforzati con fibre continue, schiume, metalli).

Particolare enfasi è posta sull'approccio multiscala, elemento centrale dell'ICME, che consente di associare la risposta di un materiale a diverse scale di lunghezza. Presentiamo anche l'iniziativa "10x" che favorisce la diffusione di ICME a livello industriale per consentire la progettazione di prodotti di qualità superiore in modo ottimizzato e conveniente.

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