Ottimizzare efficienza e rendimento

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Applicazioni innovative come risposta di Varvel alle richieste di un mercato alla ricerca di soluzioni dall’alto contenuto tecnologico

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Ottimizzare efficienza e rendimento
Ottimizzare efficienza e rendimento

A cura di: Ing. Giampaolo Giacomozzi - Direttore Ricerca e Sviluppo

Il tema dell'efficienza e del rendimento è di grandissima attualità, non solo per Varvel SpA, impresa socialmente responsabile ed eccellenza del made in Italy di Crespellano (BO) che dal 1955 è specializzata nella progettazione, realizzazione e commercializzazione di motoriduttori, riduttori e variatori meccanici di velocità. In realtà all'efficienza non viene ormai associato il solo significato energetico e la si considera in senso lato, per cui, nel campo delle trasmissioni meccaniche di piccola e media potenza, l'importanza del rendimento e dell'efficienza della trasmissione non è ancora diventato su larga scala argomento e parametro di vendita e di marketing. Tuttavia qualcosa sta cambiando negli ultimi anni ed un'azienda che vuole essere competitiva a livello internazionale non può tralasciare questo specifico aspetto che in futuro avrà sempre più peso nella scelta del prodotto.

Proprio perché ritenuti fattori determinanti, Varvel ha invece da tempo progettato ed iniziato a commercializzare innovative serie di riduttori ad assi ortogonali RO - RV e ad assi paralleli RN, che possono sostituire dimensionalmente i riduttori a vite senza fine, ma con valori di rendimento ed efficienza decisamente superiori. Addirittura una di queste nuove serie, quella ad assi ortogonali verticale RV, è stata pensata e progettata per essere perfettamente intercambiabile ad un riduttore a vite senza fine, in modo che l'utilizzatore più sensibile a questi aspetti possa sostituire sulla propria macchina un riduttore della vecchia serie a vite senza fine con uno della nuova serie ad assi ortogonali verticale senza modificare nulla dal punto di vista geometrico e dimensionale.

Il vero punto nevralgico è che il costo di acquisto dei prodotti più efficienti è in genere più elevato, ma se è indubbio che il costo di acquisto di un riduttore ad assi ortogonali o ad assi paralleli è superiore al costo dell'analogo riduttore a vite senza fine, stante il maggiore rendimento, si può utilizzare una motorizzazione di potenza inferiore, per cui i costi di esercizio sono decisamente più bassi. I benefici di un certo tipo di scelta necessitano di tempo nel campo delle trasmissioni meccaniche di piccola e media potenza, poiché l'aumento del rendimento e dell'efficienza della trasmissione, in relazione al costo di acquisto, viene registrato dall'utilizzatore finale solamente dopo alcuni anni di funzionamento in applicazione. Bisogna inoltre considerare che per un riduttore meccanico di velocità il rendimento dipende dai singoli componenti, a partire dagli ingranaggi, dagli anelli di tenuta e dai cuscinetti, dalla precisione dimensionale delle casse ed infine dalla lubrificazione.

Pertanto l'affinamento della progettazione è fondamentale e deve concentrarsi sulle modifiche di profilo, sulle dimensioni dei denti e sui materiali con cui gli ingranaggi sono costruiti. Anche per gli anelli di tenuta ed i cuscinetti è evidente la dipendenza dai materiali utilizzati, intesi come materiali a basso attrito e di elevata qualità, dalle precisioni dimensionali e dai grassi utilizzati per la lubrificazione di tali elementi. La precisione dimensionale delle casse rientra certamente nell'ambito della progettazione globale del riduttore e deve permettere il corretto funzionamento di tutti gli elementi in rotazione del gruppo: in tal senso incidono fortemente i centri di lavoro e gli utensili con i quali tali casse sono lavorate e la conseguente costanza della qualità dimensionale. Un ultimo aspetto da valutare è quello della lubrificazione e della ricerca di oli e grassi eco-compatibili, e di ingranaggi che richiedano minore o nessuna lubrificazione. Un primo passo è dato dall'introduzione di lubrificanti sintetici, con coefficienti di attrito più bassi e lubrificazione a vita sui riduttori.

Un ulteriore passo sarà quello della parziale, ed al limite totale, eliminazione del lubrificante all'interno del riduttore ed in tal senso Varvel sta portando avanti un importante progetto in ambito europeo, in collaborazione varie Università della regione. Sono proprio le specifiche ricerche sui singoli aspetti citati a differenziare i prodotti made in Varvel rispetto a quelli della concorrenza di qualità inferiore importati dal mercato del Sud-Est asiatico. Il rendimento del sistema di trasmissione però dipende anche dall'integrazione dei suoi componenti e, nei sistemi di trasmissione più complessi, dalla gestione. Nel mercato degli organi di trasmissione ed in particolare nel mercato dei riduttori, specialmente di quelli a vite senza fine, ma anche di quelli ad ingranaggi, la prassi è stata spesso l'adozione di soluzioni di tipo tradizionale meccanico, con motorizzazione ottenuta mediante cinghie e pulegge lisce e successivamente dentate, catene e pignoni dentati, motori elettrici di bassa efficienza.

Tuttavia già da alcuni anni i principali costruttori di riduttori nazionali ed esteri hanno iniziato ad utilizzare soluzioni di tipo "meccatronico", ossia con motorizzazione ottenuta mediante motori elettrici ad alta efficienza, eventualmente comandati da inverter, servomotori brushless comandati da azionamenti gestiti da PLC, motori passo-passo o stepper, tutte soluzioni in cui l'elettronica è indispensabile per gestire la componente meccanica. Esiste ancora oggi, tuttavia, un trend inverso dovuto all'apertura dei mercati emergenti del Sud-Est asiatico: in questi paesi diventa difficile proporre soluzioni "meccatroniche", in quanto la manutenzione ordinaria e la reperibilità dei componenti di ricambio risulta possibile solamente per la parte meccanica.

Ecco perché Varvel, guardando il mercato globale del futuro, punta su trasmissioni meccaniche ad alto rendimento, integrate da funzioni elettroniche, idrauliche e meccatroniche, offrendo pertanto non più solo un riduttore, ma una soluzione di movimento ad elevato rendimento. Una ricerca premiante, quella sviluppata da Varvel SpA, se si considera che è di pochi mesi fa la notizia di aver avuto accesso, tra le sole 20 aziende italiane selezionate, al Programma Europeo Horizon 2020 che le consentirà di poter disporre delle risorse per concretizzare l'avveniristica idea di innovazione tramite uno studio di fattibilità mirato ed approfondito per la realizzazione di un riduttore smart in grado di funzionare senza manutenzione.

L'impatto di un riduttore smart come quello attualmente in fase di studio si inserisce in un processo di analisi e prototipazione che apre nuovi scenari nell'ambito della meccanica e delle trasmissioni di potenza, con effetti enormi proprio nella gestione delle risorse e nella riduzione dell'impatto ambientale. Oltre, ovviamente, ad un'incidenza significativa nell'ambito delle prestazioni, dell'affidabilità e della vita stessa dei prodotti, prefigurando scenari futuri che, nei laboratori R&D della storica PMI bolognese, stanno già prendendo forma.

Pubblicato il 5 Febbraio 2015 - (373 views)
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