Metodologia CAE di ottimizzazione stocastica per la progettazione robusta di componenti stampati in lamiera AHSS

Gli acciai alto resistenziali (AHSS – Advanced High Strength Steel) stanno guadagnando ampia diffusione in campo automobilistico grazie alle loro due principali prerogative che sono uno spiccato rapporto carico di rottura su densità e un notevole allungamento prima di giungere a rottura. Il loro utilizzo in componenti strutturali dell'autoveicolo offre uniche opportunità nella riduzione delle masse, garantendo migliori requisiti di sicurezza e riducendo i costi se comparati ad altri materiali con alto rapporto carico rottura su densità, quali leghe di alluminio o magnesio. Dal punto di vista applicativo la loro adozione per componenti strutturali progettati per resistere agli urti ad alta velocità (quali ad esempio barre anti-intrusione, rinforzi e montanti) permette, rispetto ad altri tipi di acciaio, di ridurre notevolmente gli spessori realizzando, a parità di prestazioni, sistemi più leggeri, quindi, molto più efficienti dal punto di vista energetico. Inoltre, questi materiali iniziano ad essere applicati anche nell'ambito di pannelli stampati poiché la possibilità di ridurre gli spessori risulta comunque vantaggiosa sempre per aumentare l'efficienza energetica, mentre gli eventuali problemi di rigidezza, soprattutto in relazione alle sollecitazioni di improntamento (denting), possono essere ovviati con un diverso disegno dello stampo.

Diversi tipi di leghe appartengono a questa tipologia di acciai e sono distinguibili in base alle loro caratteristiche metallurgiche, caratterizzate da una microstruttura in cui coesistono più fasi di ferrite, martensite e bainite, in quantità tali da produrre proprietà meccaniche uniche e specifiche. Questo porta alla produzione di acciai dalle caratteristiche meccaniche molto diverse. Come già osservato nel precedente paragrafo, l'intensità con cui si manifesta il fenomeno del ritorno elastico dipende fortemente dal materiale delle lamiere da stampare. In linea generale, si ricorda che le caratteristiche del materiale ad influenzare maggiormente il ritorno elastico sono la tensione di snervamento, gli spessori ed il modulo di Young. Le tre grandezze giocano tutte un ruolo sfavorevole nell'impiego di questi acciai. Infatti, sia il maggiore carico di snervamento sia il minore modulo di Young esaltano l'entità delle distorsioni di forma da ritorno elastico. Inoltre, rispetto agli acciai più comuni a basso tenore di carbonio (LC – Low Carbon), per quanto riguarda il ritorno elastico, gli alto resistenziali risultano penalizzati, pure, in virtù della riduzione degli spessori, legata alla rivisitazione del prodotto auto in ottica della maggiore efficienza energetica.
Sebbene l'industria automobilistica spinga verso l'impiego di questi acciai speciali, sempre più resistenti e nel contempo duttili, l'inconveniente principale di materiali alto-resistenziali di questo tipo, una volta impostato il processo di stampaggio, consiste proprio nella correzione del fenomeno del ritorno elastico, che si rivela spesso causa di notevoli scostamenti dalla configurazione nominale.