metodologia doe | Ralph DTE

Rubrica: Metodologie della progettazione meccanica
Titolo o argomento: Esempio di applicazione della metodologia DoE – Caratterizzazione di schiume di alluminio come assorbitori d’urto

Indipendentemente dai dati strettamente legati all’esempio, questo viene riportato per concretizzare il concetto di “metodologia DoE” espresso nell’articolo: Metodologia DoE – Design of Experiment.

Per intenderci gli assorbitori d’urto frontale sono quei componenti il cui compito è assorbire un urto deformandosi (formazione di cerniere plastiche negli elementi scatolati) o sfaldandosi (elementi in composito). Si tratta di componenti largamente utilizzati ad esempio nell’industria automobilistica per migliorare la sicurezza passiva di un veicolo.

Dalla curva Carico-Spostamento (rappresentata poco più in basso), oltre a rilevare il comportamento dell’assorbitore d’urto, si ricava l’energia assorbita tramite una semplice operazione di integrazione. La prova si pone di scoprire se le schiume di alluminio (materiali cellulari), iniettate dentro l’assorbitore d’urto, sono in grado di rendere la deformazione plastica graduale e quindi stabile nel comportamento.

Attraverso l’applicazione della metodologia DoE si investiga in primo luogo sugli effetti della densità in relazione alla capacità di assorbimento; in secondo luogo si cerca di comprendere il ruolo della schiuma come riempitivo di profilati. Si realizza pertanto un “piano degli esperimenti” come quello rappresentato nella tabella di seguito. Un simile piano è detto fattoriale. Più esattamente, in questo caso, ci troviamo davanti ad un piano fattoriale di 2^k prove, ovvero un piano a 2 livelli e k fattori. I fattori sono le variabili in ingresso (in questo caso: spessore, densità) mentre i 2 livelli possono essere interpretati come segue: il provino “tubo + schiuma” da 2 mm può avere densità 600 kg/m^3 oppure densità 900 kg/m^3. Stesso dicasi per lo spessore da 3 mm. Ciò significa che ciascuno dei due fattori ha 2 livelli. Pertanto un piano fattoriale 2² consisterà in 4 prove da eseguire per gestire tutte le combinazioni possibili dei livelli dei fattori.

Le prove del piano A forniranno interessanti dati sull’effetto della densità e dello spessore in relazione alla capacità d’assorbimento dei provini composti e la possibile interazione tra lo spessore del tubo e la densità. Le prove del piano B permetteranno di valutare come la schiuma influenzi la risposta del tubo. Il risultato dell’analisi dei dati di questo esempio permetterà di scoprire che la schiuma iniettata nel tubo consente di aumentare notevolmente l’energia assorbita, inoltre non vi è alcuna interazione tra la densità e lo spessore del tubo.

Maggiori informazioni:
Sito web dell’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Sito web dell’Università degli Studi di Padova
Sito web www.qualitastatistica.it

Rubrica: Che cos’è?

Titolo o argomento: Introduzione alla metodologia DoE

Design of Experiment significa progettare un esperimento. Si tratta di una metodologia (metodo statistico attivo) utilizzata in ambito di progettazione industriale. Essa consiste nel realizzare una serie di prove nelle quali le variabili in ingresso (fattori) vengono variate secondo una modalità programmata. Questo permette di individuare le ragioni per le quali ciò che viene esaminato è cambiato. Si individua quindi, in modo programmato, la causa di ogni effetto ottenuto facendo tesoro delle condizioni che hanno generato determinati risultati.

Solitamente la procedura sperimentale più immediata si effettua eseguendo una o più prove, per ogni valore della variabile indipendente che si desidera studiare, lasciando inalterate tutte le altre condizioni. La valutazione degli effetti della variazione di altri parametri si ottiene ripetendo, per ognuno di essi, lo stesso tipo di procedimento. Ne viene da sé che la valutazione dell’effetto di ogni parametro, per una precisa combinazione di tutti gli altri, non tiene conto delle interazioni tra i vari parametri. Pertanto tale procedura, anche se più immediata, omette lo studio degli effetti di variazioni contemporanee di due o più parametri.

La metodologia DoE, invece, si basa su prove caratterizzate dalla variazione simultanea di più di un parametro. Tale metodologia può essere utilizzata sia nello sviluppo, sia nella messa a punto di un processo allo scopo di migliorarne le prestazioni o di ottenere un processo robusto (ovvero insensibile alle sorgenti esterne di variabilità). Gli obiettivi dell’esperimento possono consistere nel determinare le variabili che hanno più influenza sulla risposta; determinare le modalità attraverso le quali aggiustare le variabili al fine di ottimizzare la risposta; determinare le modalità di correzione delle variabili per minimizzare la variabilità della risposta. La progettazione degli esperimenti è uno strumento fondamentale che permette di migliorare un processo (aumento del volume di prodotto; riduzione della variabilità; preciso rispetto delle specifiche di un progetto; riduzione dei tempi di sviluppo; riduzione dei costi totali) o svilupparne di nuovi.

Esempio di applicazione della Metodologia DoE

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Un esempio di applicazione della metodologia DoE

Metodologia DoE – Design of Experiment