Simulazione della Drappabilità di Compositi Pre-preg: Sviluppo e Validazione di un Modello per la Previsione dei Difetti in CATIA V5

Questo lavoro di tesi sviluppa e valida una metodologia numerica per la previsione dei difetti di formatura nei materiali compositi pre-preg, focalizzandosi sul fenomeno della drappabilità. La laminazione manuale su geometrie a doppia curvatura induce inevitabili deformazioni di taglio che, se eccessive, generano grinze (wrinkles) compromettendo il componente finito. Per definire un processo produttivo prevedibile, si è impiegata l'analisi numerica tramite CATIA V5 Composites. Dapprima, sono stati confrontati due algoritmi: il modello cinematico "Optimized Energy" e quello FEM "FEFlatten". Il primo è stato selezionato per la validazione, avendo fornito previsioni fisicamente più coerenti per geometrie complesse. La validazione sperimentale si è basata sulla laminazione di un tessuto pre-preg in carbonio (Twill 2x2) su uno stampo a geometria complessa (tronco di piramide con quattro diversi raggi di raccordo), studiato per indurre condizioni di drappeggio severe. Sono state analizzate le influenze di due parametri: la grammatura del tessuto (200, 380 e 630 g/m2) e la posizione del seed point iniziale. Le deformazioni reali sono state acquisite tramite scansione 3D e confrontate quantitativamente con le simulazioni. L’analisi ha rivelato che l’accuratezza del modello dipende fortemente da questi parametri: è massima con i tessuti più rigidi a flusso simmetrico, mentre le deformazioni dei tessuti leggeri vengono sovrastimate. Inoltre, si è evidenziata l’incapacità del software di modellare lo scorrimento inter-laminare (inter-ply slip), limitandone l'uso per pacchetti multi-pelle. Lo studio definisce una metodologia robusta che quantifica i limiti del modello cinematico, fornendo indicazioni pratiche per ottimizzare i layup e ridurre i costosi cicli di trial-and-error