Quando la progettazione è nel DNA

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Non è esagerato affermare che nei tecnici di ALC International la progettazione è nel DNA. Essi studiano e progettano centrifughe da laboratorio che vengono utilizzate per separare gli elementi delle soluzioni organiche come sangue o altro: un passaggio chiave delle più diffuse tecniche di indagine del DNA.
Questo tipo di macchine sono complesse sia per quanto riguarda la numerosità dei componenti sia per la miniaturizzazione degli stessi. Inoltre, hanno caratteristiche dinamiche elevate che obbligano il progettista ad eseguire un’accurata analisi FEM.

Il motore elettrico, vero e proprio cuore della centrifuga, può arrivare ad un regime di rotazione di 23.000 giri/min: il know how necessario alla progettazione e alla fabbricazione di un componente così strategico è patrimonio dell’azienda dal giorno della sua fondazione, e cresce quotidianamente, all’interno dell’ufficio tecnico, grazie al continuo sviluppo di propulsori dalle caratteristiche dinamiche ed economiche sempre più accattivanti.
Abbiamo incontrato Carlo Tornar, responsabile dell’ufficio progettazione meccanica di ALC. Quali sono i parametri più importanti da considerare nella progettazione dei vostri prodotti? «La centrifuga -ha esordito Tornar- è costituita da parti in lamiera, da cinematismi e da componenti meccanici rotanti. Questi ultimi sono ricavati per asportazione di truciolo con macchine utensili a controllo numerico, oppure per stampaggio a caldo e pressofusione in lega d’alluminio come per esempio: le teste rotanti e le bascule porta provette». Sono presenti anche parti in lamiera ricavate per taglio e piegatura che presentano comunque forme complesse. «Le parti meccaniche -ha commentato Tornar- sono molto sollecitate e per il loro dimensionamento ci avvaliamo del software FEM CosmosWorks integrato e interfacciato con il sistema CAD che utilizziamo: si tratta di SolidWorks, installato da Solid Technology».

Il 3D è d’obbligo

Solid Technology nasce nel 1996, a Milano, come fornitore di soluzioni e competenze nel settore CAD e design. Quando ALC decise di investire nelle nuove tecnologie di progettazione trovò nell’azienda milanese un valido partner per migliorare sia la fase progettuale, sia la totale gestione del prodotto, una centrifuga da laboratorio è costituita da circa trecento componenti. «Normalmente per la progettazione dei nostri sistemi-ha proseguito Tornar- utilizziamo la modellazione solida tridimensionale in ambiente SolidWorks, in quanto tutti i componenti hanno forme complesse non rappresentabili in modo efficace con la visione bidimensionale». Attualmente viene messo in tavola il modello, ma è una situazione transitoria poiché l’ufficio progettazione si sta attrezzando per trasmettere i file direttamente alla produzione. Nell’ufficio tecnico sono presenti sette stazioni CAD con computer Hewlett Packard modello Kayak, processore Pentium III, 500 Mhz, sistema operativo Windows NT.

In ALC ogni progettista lavora su un singolo particolare. Successivamente i dati di progetto vengono centralizzati per le successive fasi di lavorazione. «L’introduzione di SolidWorks è stata molto importante soprattutto per ridurre i tempi di sviluppo -ha continuato Tornar-. Per esempio avere in ambiente CAM la geometria del particolare da produrre significa risparmiare tempi e ridurre gli errori di trascrizione».
Insomma, il CAD SolidWorks viene utilizzato per la progettazione e il calcolo delle parti di prodotto e per la verifica della congruenza delle parti nei sotto assiemi e nel complessivo finale. Queste attività permettono di eliminare prima della prototipazione tutte le incongruenze significative e, quindi, gli inconvenienti più significativi nella costruzione dei primi prototipi. «Inoltre, la facilità di apprendimento e la qualità delle immagini solide permettono anche ai non esperti di realizzare modelli industriali. Di grande attualità è anche lo studio e lo sviluppo degli aspetti fluidodinamici all’interno delle provette in centrifuga». Queste problematiche possono essere risolte con soluzioni specifiche interfacciate a SolidWorks con la consulenza di Solid Technology.

Perché SolidWorks?

Con quali criteri è stato scelto il software CAD? Tornar ha commentato: «La risposta è articolata, poiché le motivazioni sono molteplici: sia le caratteristiche tecniche del prodotto, come la potenza dei modellatori solidi, sia per la facilità di apprendimento. Quest’ultimo aspetto è fondamentale. Non è facile reperire sul mercato progettisti abili ed esperti in modellazione di superfici. È quindi fondamentale dotare anche i nostri progettisti di sistemi software semplici in modo da non avere problemi di utilizzo quando scambiano i dati di progetto con i subfornitori. Inoltre, quando è necessario integrare l’ufficio progettazione non abbiamo molto tempo per formare il progettista, quindi, SolidWorks si rivela utile anche e soprattutto per la facilità di utilizzo». ALC generalmente segue tutti gli aggiornamenti delle release.
Il CAD si rivela innovativo anche per la compatibilità con altri software di simulazione e di calcolo come sistemi Fem o di simulazione fluidodinamica.

L’industrializzazione della centrifuga

Time to market ridotto e nuovi modelli da proporre al mercato. Sono gli aspetti fondamentali nell’innovazione di un prodotto e il suo successo sul mercato. Ecco come nasce una centrifuga da laboratorio.
«Il processo di industrializzazione dei nostri prodotti -come ci ha descritto Tornar- segue indicativamente questo iter. L’ufficio marketing di ALC emette delle specifiche di prodotto che vengono comunicate all’ufficio tecnico. Successivamente viene designato un responsabile di progetto che, avvalendosi delle risorse assegnate, prepara la documentazione tecnica: disegni, note di calcolo, relazioni sperimentali». Il passo successivo è quindi la realizzazione dei primi prototipi. Per le parti in plastica nuove l’azienda si avvale di alcune tecniche di prototipazione rapida come la stereolitografia.
Per le parti destinate allo stampaggio a caldo e alla pressofusione si realizzano alcuni prototipi mediante lavorazione dal pieno.

I motori elettrici sono realizzati, sia nella fase prototipale che in quella industrializzata, dalle officine elettromeccaniche ALC, che possono contare, sia durante i test iniziali che nei collaudi di fine produzione, su apparecchiature calibrate e procedure di fabbricazione conformi alla norma ISO 9001.
Parallelamente, in modo congruente, la definizione dello stile e delle finiture avviene in stretto contatto con il marketing. Il capo progetto segue il montaggio e i test, prepara le relazioni, poi, attraverso una o più revisioni del progetto produce la documentazione per il lotto di prova che serve a verificare l’economicità costruttiva. I modelli industrializzati vengono utilizzati anche per il riscontro con la clientela.
«Per realizzare il lotto di prova -ha continuato Tornar- devono essere utilizzate le attrezzature definitive di produzione, perciò vengono trasmessi ai subfornitori di stampaggio in alluminio e in plastica i file CAD delle geometrie solide dei componenti. Normalmente si utilizzano file in formato .igs, per modelli solidi e .dxf per disegni bidimensionali».

Quali vantaggi dall’innovazione tecnologica? «Da un lato un discreto risparmio nei tempi di produzione, dall’altro più tempo da dedicare a migliorare la qualità del prodotto. -ha concluso Tornar-. Questo è possibile grazie alle elevate capacità di diffusione delle informazioni e grafiche che il CAD SolidWorks mette a disposizione all’utente».

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