La crescente sensibilità generata dalle emergenze ambientali sollecita le imprese verso l’adozione di decisioni urgenti in merito all’Innovazione di Prodotto e di Processo. Da qui la ricerca e l’analisi di GHEPI, attraverso il servizio “Metal Replacement Sostenibile”, per comprendere quale contributo possa derivare dal cambiamento dei comportamenti tradizionali nel proprio settore a favore di scelte virtuose di Innovazione Responsabile. I principali fattori che vengono considerati nel confronto fra l’impiego delle materie plastiche e altri materiali, per determinare l’impatto ambientale, sono: la massa totale (tonn/anno), il consumo energetico (Joule/anno) e le emissioni di gas serra (tonn/anno). Il servizio di GHEPI ha l’obiettivo di affiancare i Clienti nei processi di Life Cycle Assessment ed EcoDesign per l’Innovazione di Prodotto volta a ridurre l’impatto ambientale intervenendo sul ciclo di vita.
Servizio di R&S di GHEPI.Lab
Il servizio di MRS si esplicita in un’analisi che prende in esame: Composizione del ciclo produttivo in metallo: fasi di lavorazione successive possono essere eliminate, componenti da assemblare possono essere integrati attraverso un adeguato codesign. Prestazioni Meccaniche: differenza fra carichi statici e sollecitazioni impulsive (es. impatti e vibrazioni). Esigenze Termiche: temperature minime e massime, di esercizio e di picco. Esigenze tribologiche: interazioni fra le superfici a contatto in moto relativo in relazione ad usura, attrito e lubrificazione. Ambiente di lavoro: attacco chimico, esposizione ai raggi solari e agli agenti atmosferici, umidità, ecc. Altri requisiti di rilievo: rumorosità, autoestinguenza, alimentarità, semiconduttività, normative, omologazioni, ecc. Ciclo di vita atteso del prodotto: elemento importante in quanto i polimeri sono soggetti a processi di invecchiamento, creep e rilassamento che modificano il comportamento meccanico.
Il MRS trae vantaggio da fattori che di norma non vengono considerati nello sviluppo progetti e che sono rappresentati dal confronto Metallo-Plastica su alcuni elementi principali: • Peso specifico • Punto di fusione • Kwh / Kg di prodotto • Anidride carbonica prodotta / Kg di prodotto • Risparmio energetico / Riduzione di peso Si considerino, ad esempio, le differenze fra due fattori da cui si intuisce il divario in termini di consumi energetici nelle fasi di messa in opera (densità vs peso), produzione e lavorazione (punto di fusione).
Le applicazioni potenziali del Metal Replacement Sostenibile sono numerose, in larga parte inesplorate. Si tratta di componenti meccanici e articoli tecnici di precisione per i settori: Automotive, Ferroviario, Elettronica, Macchine automatiche per il packaging, Sistemi meccatronici, Sistemi di lettura automatica, Oleodinamica e Pneumatica, Pompe da sommersa, Pompe ad alta pressione, Motori elettrici, Motoriduttori, Sistemi di movimentazione e smistamento interno, Medicale-Farmaceutico, Micro applicazioni meccaniche-meccatroniche, Elettrodomestici, ecc.
Servizio di Metal Replacement e case history Ingranaggi per Motoriduttore
Ingranaggi per Motoriduttori di impianti di trasporto a fune
Ingranaggi Ø300mm e Ø240mm facenti parte di un motoriduttore per impianti di trasporto a fune. L’analisi di fattibilità ha portato alla selezione di due diversi polimeri ad alte prestazioni, con caratteristiche differenti ma complementari, per consentire a coppie di ingranaggi solidali di lavorare nelle migliori condizioni. In particolare, sono stati individuati un PA MXD6 e un PA66 con cariche ed additivi studiati ad hoc per questa applicazione. I requisiti di progetto: • Elevata stabilità dimensionale. • Resistenza all’usura in condizioni di elevata coppia. • Mantenimento delle caratteristiche meccaniche in escursione termica da -30° a +60°. Criticità: • Deformazioni, riempimenti, ritiri, tolleranze e inclusioni d’aria determinati dagli elevati spessori e dalla asimmetria della figura. • Definizione sperimentale ed esperienziale dei materiali compatibili per la coppia di ingranaggi. • Eliminazione della necessità di lubrificare periodicamente gli ingranaggi. • Riduzione dei costi del 25%, compreso l'ammortamento degli stampi. • Forte riduzione del lead time dovuta alla eliminazione di fasi e lavorazioni successive. • Flessibilità degli ordini per la gestione di 12 versioni di ingranaggi (diametri e materiali differenti).
Informazione riservata
I polimeri termoplastici sono materiali “giovani” ma Il MRS rappresenta una concreta opportunità per ottenere risultati di rilievo nello sviluppo di nuovi prodotti a livello di prestazioni complessive e cost saving grazie alla razionalizzazione delle risorse impiegate.
Ingranaggi Ø300mm e Ø240mm per motoriduttori