Riformulare componenti in acciaio di qualità superiore
L'UHSS è una scelta scontata per prestazioni ottimizzate in caso d'urto quando viene utilizzato in componenti strutturali dell'industria automobilistica. Tuttavia, le condizioni di temperatura e pressione (termomeccaniche) estreme cui viene sottoposto durante la formatura ne riducono la durata e aumentano il costo del prodotto. Per tale ragione il materiale subisce la concorrenza dei compositi leggeri che sono facili da lavorare e spesso importati da paesi al di fuori dell'UE. Un grande consorzio di partner industriali e di ricerca ha colto questa sfida con il finanziamento dell'UE del progetto TAILORTOOL ("Development of new tool materials with tailored thermomechanical properties"). I ricercatori intendevano migliorare le prestazioni degli utensili sviluppando nuovi materiali a variabilità funzionale (FGM, Functionally Graded Material). Tali materiali FGM sarebbero in grado di dimostrare una variazione graduale a livello di conducibilità termica o di microstruttura, a seconda dell'applicazione. Gli scienziati sono inoltre stati in grado di personalizzare i prodotti stessi implementando nuovi materiali negli utensili di lavorazione. Gli scienziati si sono concentrati su quattro materiali e processi diversi: stampaggio a caldo, fucinatura a caldo, pressofusione ad alta pressione e formatura a freddo. I materiali lavorati erano costituiti da UHSS, lamiere di acciaio di grado B indurite e leghe leggere. Le informazioni relative agli effetti termomeccanici sugli utensili industriali in uso non sono immediatamente disponibili. Gli scienziati hanno così sviluppato sensori specializzati con tempi di risposta rapidi per misurare accuratamente, per la prima volta, flusso termico e temperatura locale nell'area di contatto. I dati sono stati caricati in simulazioni agli elementi finiti (FE, Finite Element) per ottimizzare i materiali e le proprietà degli utensili. I ricercatori hanno sviluppato tre diverse famiglie di materiali e utensili per i processi di produzione stabiliti. Queste famiglie sono state realizzate appositamente per migliorare le prestazioni degli utensili, l'efficienza dei processi e la qualità dei prodotti. Le proprietà termiche sono state selezionate per aumentare la resistenza alla fatica termica o per consentire lo stampaggio a caldo per produrre componenti con proprietà a variabilità funzionale. Le proprietà meccaniche sono state ottimizzate mediante una microstruttura migliorata e l'uso di particelle rigide per aumentare la resistenza al danno meccanico. Il progetto TAILORTOOL ha fornito nuovi materiali per gli utensili di lavorazione in grado di resistere alle condizioni termochimiche estreme necessarie per formare l'UHSS. Ci si aspetta che gli sviluppi abbiano un importante impatto positivo sull'industria e sui produttori di acciaio e persino sulle caratteristiche di resistenza agli urti delle future autovetture.
