Ricerca e sviluppo
Da sempre A.Abete guarda al futuro precedendo le dinamiche evolutive di un settore tecnologicamente all’avanguardia quale quello aeronautico.
Questo ha permesso di essere al passo con i tempi e di rispondere prontamente alle richieste dei clienti. In quest’ottica è stato creato il Reparto di Ricerca, Sviluppo e Innovazione Tecnologica, una struttura che promuove e coltiva nuove idee e prodotti ad alto contenuto tecnologico con lo scopo di realizzare nuove aree di business e, al tempo stesso, sviluppa procedure e tecnologie innovative da integrare all’interno del ciclo produttivo.
È stato creato un team di tecnici altamente qualificati le cui competenze consentono di affrontare problematiche progettuali complesse. Nel pieno rispetto della tradizione dell’Azienda i settori di interesse sono quello della meccanica, meccatronica, oleodinamica, pneumatica, elettromeccanica. Le competenze acquisite consentono di seguire tutti gli aspetti legati allo sviluppo di progetti partendo dall’analisi, passando attraverso la progettazione, il calcolo simulativo, la prototipazione, il testing e la validazione sperimentale, fino ad arrivare all’industrializzazione e al prodotto finito.
La collaborazione sinergica con Università ed enti di ricerca consente di avere una maggiore dinamicità nella risoluzione delle problematiche e un approccio teorico rigoroso.
Tutti questi aspetti vengono gestiti con un’attenta attività di project management per promuovere una forte integrazione tra le attività di engineering, ponendo attenzione anche agli aspetti di qualità, di economia, di programmazione temporale, il tutto volto al raggiungimento degli obiettivi di budget prefissati.
Il progetto ERMAS (Evolution of Robotized cell for Machining and Additive manufacturing with wireless Sensor for data acquisition management and analysis) ha riguardato lo studio, l’analisi e la verifica di nuove soluzioni tecnologiche di tipo additivo per la produzione di parti motoristiche e strutturali per il settore aeronautico. Il progetto ERMAS ha avuto come obiettivo lo sviluppo di una cella produttiva basata su tecnologie additive per la fusione di filamenti metallici in modo da realizzare semilavorati da finire con lavorazioni meccaniche per asportazione di truciolo. La cella produttiva pilota ha le caratteristiche idonee per essere un sistema altamente automatizzato e monitorato con sensoristica innovativa ed avanzat. Il fine è quello di gestire in modo efficace ed efficiente la produzione in modalità discreta e discontinua anche, di pezzi singoli o di lotti produttivi. In questo modo è possibile ottenere una ottimizzazione delle performance produttive e di consumo di utensili e materiali.
Ente finanziatore: MISE (MInistero per lo Sviluppo Economico)
Progetto: ERMAS (Evolution of Robotized cell for Machining and Additive manufacturing with wireless Sensor for data acquisition management and analysis)
Codice progetto: F/190184/00/X44
CUP: B71B19000710008
Data di avvio 24/02/2020
Data Fine: 23/02/2023
Costo progetto: € 3.527.813,00€
Sono stati effettuate attività di studio del processo di deposizione per la messa a punto dei parametri e delle strategie di lavorazione. A supporto sono state effettuate simulazioni del processo anche dal punto di vista termico. Sono state svolte attività di studio per la realizzazione di semilavorati per la realizzazione di parti di produzione. Le parti sono state, poi confrontate con le omologhe di produzione corrente in modo da individuare le differenze dal punto di vista, dei costi, delle caratteristiche chimico/meccaniche e di prestazioni.
La fase sperimentale ha riguardato la realizzazione di provini campione per la messa a punto dei parametri di deposizione in modo da definire i parametri e le strategie ottimali di lavorazione. Sono stati realizzati successivamente diversi componenti per la messa a punto delle strategie di deposizione utilizzando materiali differenti disponibili per applicazioni additive.
I test di laboratorio effettuati su diversi provini realizzati hanno consentito di affermare che:
- I materiali A-WMF hanno caratteristiche e proprietà microstrutturali simili ai materiali tipici
- I materiali A-WMF mostrano minore anisotropia dei materiali tipici e una organizzazione omogenea dei grani
- La composizione chimica è uguale a quella dei materiali tipici.
- A-WMF materials have continuity of material in correspondence of the welding area between two consecutive layers
- Very high values of the Micro hardness [HV] is observed
Le parti prodotte con tecnica di deposizione A-WMF mostra caratteristiche microstrutturali e meccaniche comparabili con i materiali tipici
Il progetto di ricerca si è concluso con il raggiungimento di tutti gli obiettivi previsti
Realizzazione della macchina additive per metalli a 5 assi con controllo in retroazione
Realizzazione di una cella produttiva additive automatizzata
Realizzazione di dimostratori aeronautici realizzati partendo da filo metallico
Il processo di produzione di parti con la tecnologia additive sviluppata durante il progetto consente una riduzione dei costi dal 30% al 60%, con riduzioni evidenti in termini di emissioni di CO2 e di consumo di energia elettrica. Per questi due fattori la riduzione è mediamente superiore al 30%
DEVILS is a research program for the develop of an intelligent oil lubrication and heat management system for Rolls Royce’s large VHBR (Very High Bypass Ratio) engine.
The variable flow rate oil pump proposed is able to process only the oil necessary to ensure the correct lubrication of the system. This is possible thanks to an electronic controlled internal back flow of the oil device (variable flow local control).
Founded from: European Union
Project: Devils (Development of Vhbr engines Innovative Lubrication System)
Project ID: 737972
Start date: 01/03/2017
End Date: 30/05/2021
Amount: 1.006.000,50€
Partners: PROTOM (ITALY), TAT(ISRAEL), Euro.soft (ITALY), UNINA (ITALY), CNR (ITALY)
Topic Leader: ROLLS ROYCE (EN)
Design of Main Pump and Scavange Pump:
The design of the pump is characterized by a modular approach that allow to adapt the pump to the need of the lubricant system.
R&D team manufacture the prototypes designed, tools, bench and components for the activity of testing. For Devils project all pumps components was manufactured inside the R&D department.
The testing activity was performed by means of a test rig that is able to replicate a typical flight mission of the engine system and to verify the behavior and the adaptability of the pump with respect to the variation of the thermal and hydraulic load conditions. This is possible thanks to a heating unit, fan and components provided in the lubricant circuit of the engine. The control system is able to monitor up to 100 sensor and manage the function of the test bench.
Tests done on the variable flowrate oil pump demonstrated the performances of the pump and the benefit of the variable flow control.
• Adjustment of Circuit Pressure.
• Variable Flow Rate and Pressure with Fixed Pump Speed.
• Fixed Flow Rate and Pressure with Variable Pump Speed.
• Control of the Aeration/Cavitation phenomena
• Compensation of Viscosity Variation.
• Compensation of loss due to Components Wear.
• Reduction of torque adsorbed from the pump.
Reduction of the torque measured on pump shaft is 32%- 42% for a reduction of flowrate of 30%-35%. It depends also on pressure values
Il Progetto COFRARE 2020 (Out of autoclave technologies for frame and shear tie of Regional Aircraft) è parte di un programma europeo condotto da Leonardo SPA per la realizzazione di un dimostratore full scale di fusoliera dell’aeromobile regionale in composito.
Abete ha seguito la parte di realizzazione di alcune frame della sezione typical e door del dimostratore con tecnica di infusione liquida in stampo chiuso (RTM).
Founded from: European Union
Project: COFRARE 2020 (Out of autoclave technologies for frame and shear tie of Regional Aircraft)
Project ID: 821261
Start date: 01/11/2018
End Date: 31/12/2021
Amount: 831.412,61€
Partners: EURECAT(SPAIN), DEMA (ITALY)
Topic Leader: LEONARDO (ITALY)
L’attività di progettazione ha riguardato lo stampo per la realizzazione delle parti previste. Partendo dal disegno della frame (10 part number diversi) si è proceduto con la definizione del layout dello stampo e la progettazione di tutti I componenti ed impianti necessari. Il sistema è costituito da un carrello sul quale è montata una base di appoggio degli stampi (maschio/femmina) dei singoli part number. Il Sistema è, poi, dotato di un impianto idraulico di sollevamento del coperchio/stampo maschio, che consente una chiusura ed apertura facilitate dello stampo. Le preforme sono state realizzate esternamente con tecniche di automazione.
Il team di R&D della Abete ha curato la realizzazione delle attrezzature per la produzione delle frame previste. L’impianto di produzione è costituito da un carrello sul quale vengono di volta in volta alloggiati gli stampi per la produzione delle parti. Il carrello è dotato di:
- Sistema idraulico di sollevamento alimentato da una centralina idraulica
- Supporto inferiore con circuito di riscaldamento con olio diatermico
- Coperchio superiore con circuito di riscaldamento con olio diatermico
Per lo svolgimento delle attività di realizzazione delle frame previste è stato allestito un laboratorio nel quale sono presenti tutte le attrezzature previste:
- Carrello portastampo
- Centralina idraulica di sollevamento
- Centralina di riscaldamento olio diatermico
- Macchina per infusione della resina
Nel corso delle fasi del progetto sono stati realizzati provini campioni per la messa a punto a punto del processo di infusione .
Sono stati realizzati diversi PN facenti parte del dimostratore progettato da Leonardo e previsto nel Progetto.
Il progetto SWING ha consentito di studiare materiali compositi, processi per materiali compositi, metodologie di progettazione per le strutture composite, sistemi di implementazione e le metodologie di Health Monitoring per UAV per usi civili. Il risultato finale è stato:
- Realizzazione di una sezione di ala per UAV in materiale composito, che avrà un peso di circa il 10% in meno ed un costo di circa il 5% in meno rispetto alla stessa geometria realizzata con materiali classici.
- EMA (Attuatore Elettromeccanico) e dispositivo di controllo elettronico ad alta criticità (DAL A, un guasto su 10-9 FH) per la regolazione della posizione del flap.
- Organizzare una Supply Chain aeronautica per strutture composite e sistemi aeronautici dedicata al mondo degli UAV per uso civile o in senso più ampio alla categoria dell’Aviazione Generale.
Abete ha curato le attività di ricerca e sviluppo di due tecnologie:
- RTM (Resin transfer molding) per la realizzazione di parti strutturali in materiale composito
- EMA (Electro Mechanical Actuator) per la movimentazione di parti mobili aerodinamiche
Ente finanziatore: MISE (MInistero per lo Sviluppo Economico)
Progetto: SWING (Smart WIng per Nuova Generazione di UAV ad uso civile)
Codice progetto:
CUP: B78I17000670008
Data avvio: 02/05/2017
Data fine: 01/11/2021
Costo progetto: 1.814.565,47€
Partners: PROTOM, LAER, NOVOTECH, ITALSYSTEM
RTM Compositi:
L’attività di progettazione ha visto per Abete l’analisi e lo studio di tecnologie e soluzioni di stampo per RTM per la realizzazione di parti strutturali in materiale composito per la realizzazione del dimostratore di ala dell’UAV di riferimento.
EMA (Electro Mechanical Actuator):
Nell’attività di progettazione dell’attuatore per flap e trim per UAV sono state implementate diverse attività al fine di realizzare soluzioni conformi alle specifiche techiche ed alle normative aeronautiche. Sono state implementate anche tecnologie di additive manufacturing per la realizzazione di alcune parti.
Per l’attività di ricerca sui materiali compositi con tecniche di RTM sono stati realizzati componenti strutturali complessi
Si è proceduto alla realizzazione dei componenti dell’attuatore elettromeccanico (EMA) ed il suo assemblaggio per lo svolgimento dei test funzionali.
RTM Compositi:
Le attività di laboratorio hanno riguardato la messa a punto del processo RTM e degli stampi per la realizzazione di provini per test non distruttivi (ultrasuoni) e test meccanici.
EMA:
È stato realizzato un banco prova sperimentale per simulare le condizioni di carico reali sull’attuatore dovuti agli effetti aerodinamici sul flap durante il volo. Il sistema elettroidraulico di attuazione consente di replicare tutte le condizioni di carichi statici e dinamici possibili.
RTM Compositi:
Realizzazione di provini per la definizione delle caratteristiche meccaniche del materiale
Realizzazione di attrezzature, stampi e componenti per la messa a punto del processo di infusione in RTM
Realizzazione della centina centrale del dimostratore con tecnica RTM
EMA:
L’attività sperimentale condotta sull’EMA ha consentito di verificare alcuni requisiti tecnici e normativi (DO160) richiesti dal progetto. Sono state validate le prestazioni dinamiche del sistema di attuazione con specifici test dinamici e test di fatica.
Il progetto VibraMaCS (Vibrating Machining Control System) nasce dall’esigenza di effettuare un controllo attivo dei fenomeni vibrazionali presenti sulle macchine a controllo numerico ed in particolare delle macchine fresatrici e dei torni.
VibraMaCS è un sistema SW/HW di controllo in retroazione delle macchine CNC per asportazione di truciolo. È una tecnologia Industry 4.0 potendo trasmettere e ricevere dati di funzionamento dell’impianto produttivo. Esso utilizza sensoristica avanzata per l’eliminazione delle problematiche connesse ai fenomeni vibrazionali che si innescano durante le lavorazioni. Uno di questi fenomeni è quello del “chatter” rigenerativo generato da instabilità dinamica della macchina che può essere causa di cattiva finitura della superfici del materiale lavorato e una imprecisione dimensionale/geometrica della parte o prodotto da realizzare. Inoltre la previsione di tali fenomeni, in condizioni reali operative della macchina, consente la stima della vita utile dei suoi componenti e la previsione dell’usura e/o rottura degli stessi.
I sistema consente di massimizzare le prestazioni produttive del complesso macchina/utensile/componente/attrezzatura mantenendo gli standard qualitativi dei componenti realizzati.
Ente finanziatore: MISE (MInistero per lo Sviluppo Economico)
Progetto: VibraMaCS (Vibrating Machining Control System)
Codice progetto: F/050183/00/X32
CUP: B78I17000050008
Data avvio: 01/08/2017
Data fine: 31/08/2021
Costo progetto: 1.120.866,68€
Le attività di progettazione ha riguardato la definizione e implementazione di un sistema di controllo HW/SW in grado di effettuare:
- Acquisizione data da sensori installati nella macchina operatrice
- Acquisizione dei dati dal sistema di controllo della macchina (Vel Mandrino, Vel avanzamento assi, Posizione degli assi, assorbimento , ecc)
- Invio di segnali di controllo alla macchina per la regolazione di velocità del mandrino e velocità degli assi
Il SW presenta una interfaccia utente dalla quale è possibile monitorare il processo ed impostare i parametri di controllo.
Il sistema è in grado di effettuare diverse strategie di controllo della macchina per eliminare il fenomeno di chatter e controllare le vibrazioni agendo sulla regolazione di:
- Velocità del mandrino
- Velocità di avanzamento degli assi
Nell’ambito del progetto è stata richiesta la progettazione e realizzazione di attrezzature di lavorazione per meglio gestire problematiche vibrazionali e ridurre gli effetti delle tensioni residue. È stato realizzato un attrezzo sperimentale che consente, nel contempo, di ridurre le fasi e i tempi rispetto al ciclo standard di lavorazione.
È stato realizzato un laboratorio di sviluppo della tecnologia VIbraMa utilizzando una macchina utensile a controllo numerico opportunamente strumentata e collegata al sistema di controllo esterno sviluppato dal team di R&D.
- Il sistema consente di rilevare ed elaborare in tempo reale:
- Accelerazioni in direzione X, Y e Z
- Forze e coppie dovute al contatto utensile pezzo
- Temperature di esercizio
- Dati funzionali della macchina
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