In questo capitolo si analizzano pesi ed ingombri complessivi della colonnina. Durante tutte le fasi della progettazione si è sviluppata una colonnina sicura ed ergonomica che rispetta le specifiche di progetto.
Oltre a questo, si è cercato di minimizzare sia i pesi che gli ingombri della colonnina per elaborare una stazione di ricarica competitiva sul mercato svizzero ed europeo. Lo studio di concetto e la progettazione hanno permesso di trovare una forma moderna ed innovativa che include tutte queste caratteristiche.
Analisi dei pesi
Questa analisi è indicativa. Le densità utilizzate sono teoriche e approssimate in maniera conservativa.
Tabella 73: i pesi definitivi della colonnina Descrizione elementi Densità
Manufatti termoplastici 1.2 0.009 0.011
Elementi metallici di collegamento
7800 0.001 7.8
Struttura metallica 7800 0.0037 27
Componenti elettrici 5000 0.0071 35.5
Totale - - 70.411
La massa totale della colonnina è di circa 70 kg. Questo valore è abbastanza elevato. Bisogna considerare l’analisi conservativa dei pesi e la grande resistenza strutturale che deve avere la colonnina.
La resistenza all’impatto di un’automobile sulla stazione di ricarica comporta la presenza di una struttura metallica importante.
Per quanto riguarda il trasporto e la successiva installazione della colonnina bisogna tenere in considerazione la possibilità di installare tutti o alcuni moduli elettrici successivamente al posizionamento della stazione di ricarica. Grazie a questa caratteristica il peso può essere ridotto ulteriormente fino a raggiungere i 35 Kg.
Ingombri definitivi
Per garantire le altezze definite durante lo studio ergonomico è necessario prevedere un supporto in calcestruzzo che elevi la colonnina da terra di 100 mm.
Tabella 74: ingombri definitivi colonnina
Il valore di ingombro definitivo rispetta quanto definito nel quaderno dei compiti. Il valore massimo di 750x500x2000 mm non è stato superato. Il risultato ottenuto è buono, la colonnina è compatta ed ergonomica.
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10 Sviluppi futuri
Questo studio di fattibilità ha permesso di sviluppare un’idea di colonnina in materiale termoplastico riciclabile. I risultati ottenuti sono positivi e di seguito sono elencati i lavori futuri consigliati per procedere con questo studio al fine di completare l’intera stazione di ricarica.
• Eseguire simulazioni reologiche strutturali su tutti i componenti da stampare ed elaborare una soluzione adatta alla produzione industriale. Le eventuali modifiche apportate ai manufatti plastici devono garantire la funzionalità sicura ed ergonomica della stazione.
• Dimensionare lo stampo associato ad ogni elemento plastico. Per approvare la soluzione finale è necessario consultare uno stampista e un saldatore specializzato.
• Definire esattamente tutti i componenti elettrici della colonnina con la realizzazione dello schema elettrico. In questo documento sono stati identificati i moduli necessari a definire gli ingombri interni. Per questa fase è necessario consultare i fornitori e un elettrotecnico esperto per una verifica finale.
• Implementare il cavo di uscita corrente CA per il connettore maschio tipo 2 per il collegamento con l’automobile da ricaricare.
• Realizzare i disegni 2D: assiemi, lista pezzi e disegni di fabbricazione.
• Eseguire l’analisi completa dei costi e verificare la competitività economica nei mercati svizzeri ed europei.
• Elaborare lo schema di montaggio.
11 Conclusioni
In questo lavoro di diploma è stato eseguito uno studio di fattibilità per la progettazione di una stazione di ricarica modo 3 (CA 22kW) per le auto elettriche mediante l’utilizzo di materiali plastici riciclabili.
Lo stato dell’arte ha permesso di definire i criteri per certificare la colonnina alle normative svizzere ed europee. Oltre al quadro normativo sono stati approfonditi i materiali termoplastici, termoindurenti e i processi di fabbricazione associati ad ogni tipologia di polimero. In conclusione a questo capitolo preliminare si sono studiati i fornitori di colonnine presenti sul mercato al fine di identificare i componenti funzionali e le tipologie di stazioni esistenti.
È stata definita una resistenza strutturale del manufatto, il quale deve resistere all’impatto di un’automobile di 1000 kg a 5 km/h. Tutta la fase di progettazione ha tenuto conto dello stato dell’arte al fine di creare un elemento funzionale, moderno, innovativo ed idoneo alla certificazione svizzera ed europea.
Grazie allo studio di concetto si è associata la migliore variante possibile ad ogni funzione della colonnina. La forma del manufatto plastico è moderna ed innovativa.
Per quanto riguarda la posizione del display da 15” usato come interfaccia utilizzatore è stato svolto uno studio ergonomico mediante la norma DIN 33402 che ha definito l’altezza a 1500 mm con un’inclinazione verso l’alto di 10°.
Per garantire la resistenza strutturale minima è stato adoperato un solutore lineare FEM. Per trasformare il carico dinamico in un valore statico è stata calcolata la forza equivalente mediante un approccio matematico conservativo. Ipotizzando una deformazione all’impatto di 30 mm è stata calcolata una forza di 65 kN. Questa grandezza è molto conservativa e lo spostamento ipotizzato non è confrontabile con quanto trovato successivamente nelle simulazioni in quanto l’automobile è stata considerata infinitamente rigida.
In questo lavoro di diploma è presente il design dei vari componenti costituenti la stazione di ricarica.
Sono stati definiti i manufatti termoplastici che ricoprono la colonnina e garantiscono il grado IP55 richiesto. In particolare, si sono definite le geometrie globali, la disposizione delle nervature di rinforzo, le superfici di saldatura, l’utilizzo di dadi a scatto per garantire l’ancoraggio e chiusure tipo GN115 con guarnizione in gomma per assicurare la chiusura dei portellini di accesso.
Il design dei componenti elettrici ha portato alla definizione del quadro elettrico installato all’interno della stazione nel quale i vari moduli elettrici identificati sono riordinati ed ancorati mediante l’utilizzo di elementi DIN rail IEC/EN60715-35x7.5. Oltre a questo, sono riportate le caratteristiche del display da 15”, il PC industriale, Il software e la piastra di supporto per il PC
Questo capitolo si conclude con la definizione del sistema di raffreddamento. Oltre al fornitore, è stata identificata una ventola ed un filtro antiparticolato adatto. Per quanto riguarda la resistenza alle intemperie i passaggi dell’aria sono protetti da barriere anti-acqua fissate mediante viti per la plastica e guarnizioni piatte in gomma spesse 1mm.
Siccome il carico statico equivalente è molto elevato la resistenza all’impatto è garantita da un frame metallico progettato appositamente. La struttura prevista è saldata, è in acciaio da costruzione S460N ed è munita di piastre di rinforzo nella regione inferiore. Questo elemento svolge anche la funzione di ancoraggio in quanto viene direttamente fissato alla base in calcestruzzo. L’utilizzo di un solutore FEM ha permesso di ottimizzare la geometria del frame ed ottenere la resistenza strutturale minima definita nel quaderno dei compiti.
Per verificare la fattibilità di produzione dei manufatti termoplastici della colonnina si è proceduto con delle simulazioni reologiche strutturali su uno degli elementi definito in precedenza. Si è iniziato con la scelta del processo di fabbricazione più adatto. Lo stampaggio a compressione di un termoplastico composito con fibre lunghe è il risultato ottenuto. Successivamente lo studio ha permesso di scegliere un composito adatto a questo impiego: PA 66 con il 20% di fibra di vetro. Per quanto riguarda i risultati reologici ottenuti con il simulatore Moldflow sono stati identificati parametri di processo adeguati. Questo rapporto tecnico contiene tutti i controlli necessari a definire e certificare i valori utilizzati per la compressione. Trattandosi di manufatti di grandi dimensioni si sono riscontrate alcune difficoltà durante la fase di riempimento in quanto il polimero fuso fatica a raggiungere tutte le cavita dello stampo. Per questo componente è stata proposta una modifica per rendere stampabile il manufatto, la quale non compromette la funzionalità della stazione di ricarica. Grazie a ciò, l’elemento è stampabile con i parametri ed il materiale definiti nel progetto. Questo procedimento, in un lavoro futuro, é da estendere a tutti i componenti polimerici della stazione per studiare la fattibilità di fabbricazione della soluzione proposta.
L’ultimo lavoro svolto è stato quello di testare la resistenza strutturale dei manufatti plastici stampati.
L’elemento è il medesimo scelto per le simulazioni reologiche. Il componente è stato modellato creando regioni distinte con differente orientamento delle fibre di rinforzo. La direzione scelta riporta la disposizione ottenuta con i risultati reologici. La resistenza statica equivalente simulata è di 2.5kN. Oltre a questo valore i componenti superano il limite di snervamento del materiale (130-190 MPa) causando la rottura dell’elemento. L’intera stazione di ricarica è progettata per permettere un rapido smontaggio dei manufatti plastici senza necessariamente sostituire l’intera colonnina.
Questo studio di fattibilità ha portato a concepire un manufatto 400x450x1700 mm di 70 Kg (35 Kg moduli elettrici; 27kg frame metallico).
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Bibliografia
La bibliografia e sitografia associata allo stato dell’arte
[1] La scelta della stazione di ricarica idonea. Basi e guida pratica E.mobility “190329-EM-e-mobility-Ratgeber-IT” (documento pdf presente negli allegati)
[2] La infrastruttura di Ricarica per i veicoli elettrici negli edifici domestici e pubblici.
www.scame.com “scame-parre“ (documento pdf presente negli allegati)
[3] Line guida per la realizzazione di un’infrastruttura infrastruttura di ricarica di veicoli elettrici
“74790-guidaperiticolonnineelettriche“ (documento pdf presente negli allegati)
[4] Ottimizzazione del processo di stampaggio ad iniezione per compositi termoplastici caricati con fibre vegetali e minerali: effetto delle fibre sul comportamento meccanico “Tesi di Gianni Spagnoli ufficiale” (documento pdf presente negli allegati)
[5] Laboratorio di tecnologie biomediche Injection molding e compression molding “2018-04-24_-_injection_molding_compression” (documento pdf presente negli allegati)
[6] Gli additivi trasformano i polimeri “0905_it2”(documento pdf)
[7] Attuazione tecnica del protocollo iec 61850 insottostazioni elettriche. problemi e soluzioni “4. iec-61850” (documento pdf presente negli allegati)
[8] Definizioni di dati specifici generali “sn4110002020corragosto2020i”(documento pdf) [9] Produzione automatizzata per nastratura di componenti strutturali in materiale composito
“11013898” (documento pdf presente negli allegati)
[10] Compression moulding of glass and polypropylene composites for optimised macroand micro- mechanical propertiesð1 commingled glass and polypropylene “1-s2.0-s0266353898000116-main”
(documento pdf presente negli allegati)
[11] Processing of Thermoplastic Composites from Powder/Sheath-Fibre Bundles “2-s2.0-092401369401664M-main” (documento pdf presente negli allegati)
[12] https://it.wikipedia.org/wiki/IEC_62196#Modalit%C3%A0_di_carica (luglio 2021)
[26] https://www.civiesse.com/termoformatura/ (luglio 2021) [27] http://www.parcomsrl.it/ (luglio 2021)
[28] https://www.mobilityhouse.com/de_de/magazin/e-mobility/was-ist-iso-15118-und-wie-ermoeglicht-der-internationale-standard-das-netzdienliche-laden-und-v2g.html (luglio 2021) [29] https://www.sae.org/standards/content/j2847/2_201504/ (luglio 2021)
[30] https://www.enelx.com/it/it/risorse/faq/mobilita-elettrica/quali-sono-le-diverse-tipologie-di-prese-di-ricarica (luglio 2021)
[31] http://m.it.lft-pp.com/long-carbon-fiber-polyamide-66/lft-long-carbon-fiber-filled-plastic-pa66.html (luglio 2021)
[32] https://www.plastmagazine.it/materiali-compositi-rinforzati-i-trend-del-futuro/ (luglio 2021) [33] https://www.tesla.com/it_IT/charging (luglio 2021)
[34] https://www.mobilityhouse.com/ch_de/ratgeber/elektriker-leitfaden-zur-installation-einer-ladestation-fuer-elektroautos (luglio 2021)
[35] https://www-sciencedirect-com.proxy2.biblio.supsi.ch/ (luglio 2021) [36] https://www.studiomadera.it/news/210-colonnine-elettriche (luglio 2021) [37] https://www.se.com/ (luglio 2021)
[38] https://www.vpsolar.com/ (luglio 2021) [39] https://www.e-station.it/ (luglio 2021) [40] https://e-mobility.scame.com/ (luglio 2021) [41] http://it.ky-plastics.com/ (luglio 2021) [42] http://twiceps.it/tecnologie.php (luglio 2021)
[43] https://farelettronica.it/web/stazioni-di-ricarica-per-i-veicoli-elettrici/ (luglio 2021) [44] https://www.phoenixcontact.com/ (luglio 2021)
La bibliografia e sitografia associata alla fase di progettazione
[45] PROBLEMI DI IMPATTO IN INGEGNERIA: APPLICAZIONE AL CASO DELL’IMPATTO DI RUOTE D’AUTOMOBILE “11672859” (documento pdf presente negli allegati)
[46] “Dispense_fis” (documento pdf presente negli allegati)
[47] MATERIALI TERMOPLASTICI E LA LORO SALDATURA “Materiali-termoplastici-e-loro-saldatura” (documento pdf presente negli allegati)
[48] Scheda tecnica chiusure tipo GN 115 “CQ.SST” (documento pdf presente negli allegati) [49] Catalogo sistemi di raffreddamento “catalog_raffreddamento”
(documento pdf presente negli allegati)
[50] Parte 3: Dinamica e Statica dei sistemi materiali “MeccanicaSistemi”
(documento pdf presente negli allegati)
[51] Modulo SUPSI: M-M6110Z Macchine e sistemi di automazione industriale (2021) [52] Modulo SUPSI: M-E5030 Elettrotecnica 2 (2021)
[53] Modulo SUPSI: M-M5010 Meccanica delle strutture (2021) [54] Modulo SUPSI: M-M5120Z Plasturgia (2021)
[55] Modulo SUPSI: M-M4010 Tecnica delle costruzioni meccaniche 3 (2020) [56] Modulo SUPSI: M-B4030 Fisica e meccanica 3 (2020)
[57] Modulo SUPSI: M-M3010Tecnica delle costruzioni meccaniche 2 (2020) [58] Modulo SUPSI: M-M3020 Materiali 2 (2020)
[59] Modulo SUPSI: M-B3010 Metodi matematici per l’ingegnere (2020)
[60] Modulo SUPSI:M-M1020 Tecniche di progettazione e di fabbricazione (2019) [61] Modulo SUPSI:M-M1010Meccanica (2019)
[62] Modulo SUPSI: M-M1040 CAD – Computer Aided Design (2019) [63] Modulo SUPSI:M-M1070 Chimica e scienza dei materiali (2019)
[64] Modulo SUPSI:M-M2010 Tecnica delle costruzioni meccaniche 1 (2019) [65]
[71] Estratto di norme 2018 -VSM
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Allegati
A01- Documenti PDF fonti stato dell’arte
Cartella contenete tutti i documenti PDF elencati nelle fonti ed adoperati per la fase di progettazione.
A02- Documenti PDF fonti progettazione
Cartella contenete tutti i documenti PDF elencati nelle fonti ed adoperati per la realizzazione dello stato dell’arte.
A03- Riassunto documento main 1 e 2
Riassunto sui processi di fabbricazione innovativi per i materiali termoplastici caricati con fibre di rinforzo.
A04- Diagramma di Gantt
Documento contenente il piano iniziale previsto e quello finale.
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Indice delle figure
Figura 1: universo normativo ... 13
Figura 2: struttura metallica assemblata ... 17
Figura 3: lamiere imbutite e assemblate ... 17
Figura 4: stampante 3D ... 18
Figura 5: macchina CNC ... 18
Figura 6: processo di injection molding ... 19
Figura 7: processo di compression molding ... 20
Figura 8: stampaggio per inietto-compressione ... 21
Figura 9: processo di formatura sottovuoto ... 21
Figura 10: processo di rotostampaggio ... 22
Figura 11: piramide materiali termoplastici ... 23
Figura 12: pellet caricato fibra corta ... 24
Figura 13: pellet caricato fibra lunga ... 24
Figura 14: co-tessitura ... 24
Figura 15: composito a matrice intrecciata ... 25
Figura 16: preimpegnato con polvere polimerica ... 25
Figura 17: filamenti compositi ... 25
Figura 18: resine termoindurenti ... 26
Figura 19: SMC SX, BMC, CF SMC DX ... 27
Figura 20: stazione di ricarica privata ... 32
Figura 21: stazione di ricarica semipubblica ... 32
Figura 22: stazione di ricarica pubblica ... 32
Figura 23: modulo elettrico a SX; colonnina di ricarica a DX (Schneider) ... 33
Figura 24: caricatore a parete Schneider ... 34
Figura 25: colonnine Mennekes (Basic SX; professional DX) ... 34
Figura 26: colonnine fornitore Firmer ... 35
Figura 27: wallbox fornitore Circontrol (speed basic SX; eHome; eNext DX) ... 35
Figura 28: colonnine fornitore Circontrol (eVolve SX, eSpeed, Raption DX) ... 36
Figura 29: colonnine fornitore BTicino (kit SX; wallbox; colonnine DX) ... 36
Figura 30: wallbox fornitore Scame (BE-V SX; LIBERA; doppia DX) ... 39
Figura 31: colonnine fornitore Scame (BE SX; LIBERA DX) ... 39
Figura 32: colonnina Repower SX; wallbox Repower DX ... 40
Figura 33: colonnina Tesla SX; wallbox Tesla DX ... 40
Figura 34: schema generico a blocchi di una stazione di ricarica ... 41
Figura 35: colonnina di ricarica (elementi STD) ... 42
Figura 36: connettore Yazaki ... 43
Figura 37: connettore Mennekes ... 44
Figura 38: connettore Scame (tipo 3A SX; tipo 3C DX) ... 44
Figura 39: connettore CHAdeMO ... 44
Figura 40: connettore Combo ... 45
Figura 41: pannello di controllo ... 45
Figura 42: software ... 45
Figura 43: contatore di corrente (CC/CA) ... 46
Figura 44: interruttore magnetotermico differenziale ... 46
Figura 45: segnali d'informazione ... 47
Figura 46: connettore ... 47
Figura 47: unità di raffreddamento SX; ventola; lamelle dissipazione calore DX ... 47
Figura 48: relé per correnti elevate ... 48
Figura 49: blocchi terminali ... 48
Figura 50: materiale di installazione ... 48
Figura 51: moduli di autorizzazione e comunicazione ... 49
Figura 52: controllo della carica CC ... 49
Figura 53: controllo della carica CA (modulabile SX, non modulabile DX) ... 49
Figura 54: modulo di potenza di 30 kW ... 50
Figura 55: moduli di alimentazione ... 50
Figura 56: modulo gruppo di continuità ... 50
Figura 57: convertitore CC/CC ... 51
Figura 58: moduli di ridondanza ... 51
Figura 59: filtri ... 51
Figura 60: sensore umidità SX, cavi elettrici DX ... 51
Figura 61: ingombri moduli colonnina ... 54
Figura 62: le funzioni della colonnina ... 58
Figura 63: funzione 1 (supporto colonnina) ... 65
Figura 64: sistemi di fissaggio ... 66
Figura 65: ancoraggio diretto (variante 1 della funzione 2) ... 66
Figura 66: ancoraggio STD a fissaggio verticale (variante 2 della funzione 2) ... 67
Figura 67: ancoraggio STD a fissaggio orizzontale_1(variante 3 della funzione 2) ... 67
Figura 68: ancoraggio STD a fissaggio orizzontale_1 (variante 4 della funzione 2) ... 68
Figura 69: struttura metallica (variante 5 della funzione 2) ... 68
Figura 70: variante definitiva funzione 2 ... 69
Figura 71: varianti funzione 3 (strutturale) ... 70
Figura 72: ingombri variante 1 della funzione 3 (sagoma singola diritta)... 71
Figura 73: sagome colonnina (variante 1 della funzione 3) ... 71
Figura 74: profili colonnina (funzione 3) ... 71
Figura 75: ingombri variante 2 della funzione 3 (due sagome allineate) ... 72
Figura 76: sotto varianti sagoma superiore (funzione 3) ... 72
Figura 77: sotto varianti sagoma inferiore (funzione 3) ... 72
Figura 78: profili colonnina (funzione 3) ... 72
Figura 79: ingombri variante 3 della funzione 3 (due sagome disallineate) ... 73
Figura 80: sotto varianti sagoma superiore (funzione 3) ... 73
Figura 81: sotto varianti sagoma inferiore (funzione 3) ... 73
Figura 82: esempi di variante 3 SX; profili colonnina DX (funzione 3) ... 73
Figura 83: ingombri variante 4 della funzione 3 (due sagome allineate) ... 74
Figura 84: sotto varianti sagoma superiore (funzione 3) ... 74
Figura 85: sotto varianti sagoma inferiore (funzione 3) ... 74
Figura 86: profili colonnina (funzione 3) ... 74
Figura 87: ingombri variante 5 della funzione 3 (due sagome disallineate) ... 75
Figura 88: sotto varianti sagoma superiore (funzione 3) ... 75
Figura 89: sotto varianti sagoma inferiore (funzione 3) ... 75
Figura 90: profili colonnina (funzione 3) ... 75
Figura 91: ingombri variante 6 della funzione 3 (sagoma singola con schermo in estremità superiore) ... 76
Figura 92: estremità superiore variante 6 (funzione 3) ... 76
Figura 93: profili colonnina (funzione 3) ... 76
Figura 94: ingombri variante 6 della funzione 3 (sagoma singola con schermo in estremità superiore) ... 77
Figura 95: ingombri variante 6 della funzione 3 (sagoma singola a 90°) ... 78
Figura 96: estremità superiore variante 6 (funzione 3) ... 78
Figura 97: profili colonnina (funzione 3) ... 78
Figura 98: varianti funzione 4 (accessibilità tecnici) ... 79
Figura 99: display touch 15" ... 80
Figura 100: funzione 8 (computer) ... 80
Figura 101: funzione 7 (moduli elettrici) ... 81
Figura 102: funzione 8 (profilo ancoraggio moduli) ... 81
Figura 103: varianti funzione 9 (collegamento auto-colonnina) ... 82
Figura 104: connettore tipo 2 SX; variante 1 (cavo classico a vista) DX ... 82
Figura 105: funzione 10 (ingresso CA) ... 83
Figura 106: unità frigorizera SX; ventola; lamelle DX ... 83
Figura 107: funzione 11 (raffreddamento a ventola) ... 83
Figura 108: disegno di concetto_A ... 86
Figura 109: disegno di concetto_B ... 86
Figura 110: situazione idealizzata ... 89
Figura 111: forza, deformazione ed energia ... 89
Figura 112: caratteri antropometrici ... 90
Figura 113: assieme elementi termoplastici della colonnina ... 92
Figura 114: elementi principali (manufatto posteriore SX; manufatto anteriore DX) ... 92
Figura 115: curva 90° SX; supporto display DX ... 93
Figura 116: portellini accesso (superiore SX; inferiore DX) ... 93
Figura 117: ingresso aria SX; uscita aria DX ... 93
Figura 118: dimensionamento delle nervature ... 94
Figura 119: disposizione nervature elementi principali colonnina ... 95
Figura 120: disposizione nervature curva a 90° ... 95
Figura 121: disposizione nervature portellini ... 95
Figura 122: varianti superfici saldatura ... 96
Figura 123: le superfici di saldatura ... 97
Figura 124: le superfici di saldatura nei disegni CAD ... 97
Figura 125: dadi a scatto (sistema di fissaggio) ... 98
Figura 126: le borchie (sistema di fissaggio) ... 98
Figura 127: superfice di fissaggio dadi a scatto ... 98
Figura 128: disposizione elementi di rinforzo manufatti plastici colonnina ... 99
Figura 129: chiusura tipo GN 115 ... 100
Figura 130: varianti guarnizione portellino ... 101
Figura 131: guarnizione portellino ... 101
Figura 132: elementi battuta chiusure GN 115 ... 101
Figura 133: quadro elettrico colonnina ... 102
Figura 134: materiale d'installazione quadro elettrico ... 103
Figura 135: display 15" Schneider electric ... 103
Figura 136: software SX; PC industriale DX ... 104
Figura 137: piastra supporto PC SX; viti di fissaggio DX ... 104
Figura 138: ventola raffreddamento Alfa Electric ... 105
Figura 139: filtro antiparticolato ... 105
Figura 140: guarnizione SX; vite per la plastica DX ... 106
Figura 141: entrata aria SX; uscita aria DX ... 106
Figura 142: schiuma espandente SX; tessuto bituminoso DX ... 107
Figura 143: tipologie di ancoraggio diretto ... 108
Figura 144: supporto in calcestruzzo ... 108
Figura 145: varianti 1-6 frame metallico ... 110
Figura 146: disegno CAD 3D frame metallico ... 111
Figura 147: CAD semplificato SX; la mesh DX ... 112
Figura 148: processo di compression molding ... 117
Figura 149: la piramide dei polimeri termoplastici ... 117
Figura 150: descrizione PA66 RF004 ... 120
Figura 151: descrizione PA66 RF006 ... 120
Figura 152: manufatto originale SX; manufatto modificato DX ... 121
Figura 153: risultati manufatto originale (fill SX;shear rate DX) ... 122
Figura 154: mesh (modello 1 SX; modello 2 DX) ... 123
Figura 155: la posizione delle cariche 1 e 2 ... 123
Figura 156: parametri di processo Thermocomp RF004 ... 124
Figura 157: profilo delle velocità... 126
Figura 158: time to reach enjection temperature ... 127
Figura 159: cavity volume:XY plot ... 128
Figura 160: mesh statistics (fill+pack) ... 128
Figura 161: compression surface property (fill+pack) ... 129
Figura 162: fill time (fill+pack) ... 129
Figura 163: weld lines (fill+pack) ... 130
Figura 164: shear stress at wall (fill+pack) ... 131
Figura 165: temperature at flow front (fill+pack) ... 131
Figura 166: temperature (fill+pack) ... 132
Figura 167: frozen layer fraction at end of fill (fill+pack) ... 132
Figura 168: average volmetric shrinkage (fill+pack) ... 133
Figura 169: lo stampo modellato ... 134
Figura 170: il sistema di raffreddamento ... 135
Figura 171: circuit coolant temperature (cool) ... 136
Figura 172: circuit melt temperature (cool) ... 136
Figura 173: temperature, mold (cool) ... 137
Figura 174: time to reach ejection temperature, part (cool) ... 137
Figura 175: cavity volume: XY plot (cool+fill+pack) ... 138
Figura 176: mesh statistics (cool+fill+pack) ... 138
Figura 177:compression survace property (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 139
Figura 178: fill (cool+fill+pack) ... 139
Figura 179: weld surface formation (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 140
Figura 180: shear rate, maximum (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 140
Figura 181: shear stress at wall (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 141
Figura 182: temperature at flow front (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 141
Figura 183: temperature (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 142
Figura 184: frozen layer fraction at end of fill (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)... 142
Figura 185: avarage volumetric shrinkage (fill+pack SX; cool+fill+pack DX) ... 143
Figura 186: deflection, differential cooling: deflaction_A ... 144
Figura 187: deflection, differential cooling: deflaction_B ... 144
Figura 188: deflection, differential shrinkage: deflection_A ... 145
Figura 189: deflection, differential shrinkage: deflaction_B ... 145
Figura 190: deflection, orientation effect: deflection_A ... 146
Figura 191: deflection, orientation effect: deflection_B ... 146
Figura 192: average fiber orientation ... 148
Figura 193: fiber length averaged by number (fibel length 20mm) ... 149
Figura 194: average fiber orientation (fiber long 1mm SX; 20mm DX) ... 149
Figura 195: idealizzazione manufatto colonnina ... 150
Figura 196: modello 1 manufatto colonnina ... 150
Figura 197: modello 2 manufatto colonnina ... 151
Figura 198: proprietà meccaniche RF004 ... 151
Figura 199: sollecitazioni e vincoli nel manufatto termoplastico (modello 1 SX; modello 2 DX) ... 152
Figura 200: displacement (subcase 1 SX; subcase 2 DX) ... 153
Figura 201: disegno CAD 3D stazione di ricarica ... 158
Figura 202: disegno CAD 3D manufatto plastico colonnina ... 158
Figura 203: disegno CAD 3D quadro elettrico ... 159
Figura 204: disegno CAD 3D assieme PC industriale ... 159
Figura 205: disegno CAD 3D frame metallico ... 159
PAGINA BIANCA
Indice delle tabelle
Tabella 1: le temperature delle superfici ... 15
Tabella 2: modo 1 di ricarica ... 30
Tabella 3: modo 2 di ricarica ... 30
Tabella 4: modo 3 di ricarica ... 31
Tabella 5: modo 4 di ricarica ... 31
Tabella 6: costi indicativi colonnine di ricarica ... 33
Tabella 7:prodotti CA fornitore E-Station ... 37
Tabella 8: prodotti CC fornitore E-Station ... 38
Tabella 9: elementi colonnina ... 42
Tabella 10: ingombri moduli colonnina ... 54
Tabella 11: Le funzioni della colonnina ... 58
Tabella 12: funzione 1 (supporto colonnina) ... 59
Tabella 13: funzione 2 (ancoraggio) ... 59
Tabella 14: funzione 3 (strutturale)... 59
Tabella 15: funzione 4 (accessibilità tecnici) ... 59
Tabella 16: funzione 5 (interfaccia utilizzatore) ... 59
Tabella 17: funzione 6 (gestione dei moduli elettrici) ... 59
Tabella 18: funzione 7 (moduli elettrici) ... 60
Tabella 19: funzione 8 (ancoraggio moduli) ... 60
Tabella 20: funzione 9 (collegamento veicolo-colonnina) ... 60
Tabella 21: funzione 10 (ingress CA) ... 60
Tabella 22: funzione 11 (raffreddamento) ... 60
Tabella 23: prestazione 1 (conformità alle normative) ... 61
Tabella 24: prestazione 2 (completezza funzionale) ... 61
Tabella 25: prestazione 3 (tipo "colonnina") ... 61
Tabella 26: prestazione 4 (stazine pubblica) ... 61
Tabella 27: prestazione 5 (autorizzazione alla ricarica) ... 61
Tabella 28: prestazione 6 (modo 3 di ricarica) ... 61
Tabella 29: prestazione 7 (cavo di ricarica incorporato) ... 61
Tabella 30: prestazione 8 (connettore tipo 2) ... 61
Tabella 31: prestazione 9 (funzionamento in ambiente ostile) ... 62
Tabella 32: prestazione 10 (colonnina ergonomica) ... 62
Tabella 33: prestazione 11 (resistenza strutturale) ... 62
Tabella 34: limite 1 (carico di un veicolo alla volta) ... 62
Tabella 35: limite 2 (funzionamento in ambiente ostile) ... 62
Tabella 36: limite 3 (velocità di ricarica) ... 62
Tabella 37: limite 4 (connettore tipo 2) ... 62
Tabella 38: limite 5 (autorizzazione alla ricarica) ... 63
Tabella 39: limite 6 (utilizzatori limitati) ... 63
Tabella 40: limite 7 (resistenza strutturale) ... 63
Tabella 41: vantaggi e svantaggi variante 1 (funzione 2) ... 66
Tabella 42: vantaggi e svantaggi variante 2 (funzione 2) ... 67
Tabella 43: vantaggi e svantaggi variante 3 (funzione 2) ... 67
Tabella 44: vantaggi e svantaggi variante 4 (funzione 2) ... 68
Tabella 45: vantaggi e svantaggi variante 5 (funzione 2) ... 68
Tabella 46: valutazione varianti funzione 2 (a) ... 69
Tabella 47: valutazione varianti funzione 2 (b) ... 69
Tabella 48: vantaggi e svantaggi variante 1 (funzione 3) ... 71
Tabella 49: vantaggi e svantaggi variante 2 (funzione 3) ... 72
Tabella 50: vantaggi e svantaggi variante 3 (funzione 3) ... 73
Tabella 51: vantaggi e svantaggi variante 4 (funzione 3) ... 74
Tabella 52: vantaggi e svantaggi variante 5 (funzione 3) ... 75
Tabella 53: vantaggi e svantaggi variante 6 (funzione 3) ... 76
Tabella 54: valutazione varianti funzione 3 (a) ... 77
Tabella 55: valutazione varianti funzione 3 (b) ... 77
Tabella 56: Caisse Morphologique 1 di 2 ... 84
Tabella 57: Caisse Morphologique 2 di 2 ... 85
Tabella 58: descrizione disegno di concetto ... 86
Tabella 59: caratteri antropometrici ... 90
Tabella 60: moduli quadro elettrico colonnina ... 102
Tabella 61: le deformazioni del frame metallico ... 113
Tabella 62: lo stress (Von-Mises) nel frame metallico ... 114
Tabella 63: le temperature di processo ... 124
Tabella 64: il tempo di compressione ... 125
Tabella 65: la pressione massima di processo ... 125
Tabella 66: apertura della pressa ... 125
Tabella 67: profilo delle velocità ... 126
Tabella 68: le deformazioni (analisi di cool+fill+pack+warp) ... 147
Tabella 69: risultati manufatto termoplastico modello 2 subcase 1 ... 153
Tabella 70: risultati manufatto termoplastico modello2 subcase 2 ... 154
Tabella 71: risultati subcase 5 frame metallico ... 155
Tabella 72: risultati subcase 5 frame metallico ... 156
Tabella 73: i pesi definitivi della colonnina ... 160
Tabella 74: ingombri definitivi colonnina ... 160