Alla ricerca di soluzioni di lavorazione per il micromondo
I requisiti per i componenti miniaturizzati sono in continuo aumento per i produttori che continuano a rincorrere soluzioni di lavorazione efficienti. L'industria biomedica, ad esempio, prospera sviluppando i dispositivi meno invasivi per le applicazioni chirurgiche. D'altro canto, settori diversi come la microelettronica e l'industria aerospaziale richiedono componenti complessi e più piccoli, composti da materiali speciali e difficili da lavorare. Mentre i produttori si sforzano di ottenere le tolleranze sempre più strette dei componenti che stanno diventando più piccoli, l'uso dei processi di formatura convenzionali porta a materiali miniaturizzati dannosi. Nell'ambito del progetto MACHMINI, sono state formulate nuove definizioni delle caratteristiche di deformazione plastica dei materiali miniaturizzati per supportare la modellizzazione dei processi di formatura. Considerando sia la granulometria che gli effetti di superficie, più pronunciati rispetto ai materiali sfusi, è stato usato un modello microstrutturale di un singolo cristallo per prevedere il comportamento di volumi elementari. Il modello è stato sviluppato dai partner di progetto presso la Société Lorraine de Services Informatiques ed è stato implementato nel codice a elementi finiti ABAQUS®. Più nello specifico, i meccanismi di scivolamento plastico osservati in laboratorio nei sistemi di scorrimento di geometria ben definita hanno formato la base della rubroutine User Material (UMAT) che formula il modello. Tra le variabili interne al modello, le densità di dislocazione venivano calcolate per ogni sistema di scorrimento. D'altro canto, le simulazioni delle prove di trazione semplice effettuate su fogli metallici sottili offrivano una migliore comprensione della dislocazione osservata. Quando i fogli metallici venivano tirati, la loro risposta alle forze applicate rivelava il ruolo della dimensione e della posizione relativa dei granuli rispetto alla superficie libera. Questi risultati teorici hanno consentito alla ricerca del progetto MACHMINI di orientarsi verso una progettazione migliore dell'attrezzatura per la formatura con piezo-attivazione per effettuare la deformazione controllata dei materiali miniaturizzati.
