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Next Generation of Mechanics with Hazard-Responsive Surface

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La testurizzazione laser rafforza la resistenza all’usura delle parti meccaniche lubrificate a olio

L’usura ricorrente delle parti mobili delle macchine dipende da una scarsa lubrificazione a olio. NGenMech adatta la tecnologia laser a impulsi ultracorti per ovviare a questo problema di limiti di prestazione.

Tecnologie industriali

Una delle principali cause di malfunzionamento nelle macchine dotate di parti mobili lubrificate a olio (cuscinetti, ingranaggi, alberi a camme, ecc.) è la «carente lubrificazione a olio». Ciò si verifica quando il lubrificante a olio non copre interamente le superfici ad attrito meccanico oppure lo spessore della pellicola idrodinamica non è sufficiente per un’adeguata lubrificazione. Il fenomeno è particolarmente diffuso in determinate condizioni quali avviamenti a freddo, vibrazioni o elevate velocità di rotazione. I metodi usati di solito (quali additivi per olio, spruzzatura termica o rivestimenti in PVD) puntano a migliorare la resistenza generale all’usura, ma non sono in grado di evitare il problema in sé della carente lubrificazione a olio. Inoltre, queste tecnologie sono abbastanza costose, aggiungono un certo grado di complessità e accrescono l’impatto ambientale, ma soprattutto si tratta di soluzioni che non risolvono il problema di fondo. L’azienda di trasferimento tecnologico IfU Diagnostic Systems ha svolto uno studio di fattibilità su un nuovo metodo per modellare le superfici dei componenti meccanici su micro/nanoscala, battezzato NGenMech. Il finanziamento dell’UE (supporto di fase 1 dello Strumento per le PMI) ha permesso al progetto NGenMech di avvicinare la tecnologia all’ingresso nel mercato tramite: lo svolgimento di analisi di mercato più dettagliate; lo sviluppo di un piano industriale e il completamento di analisi di fattibilità tecnologica, convalida tecnologica e valutazione dei rischi; l’aggiornamento delle strategie di investimento e DPI.

Laser a impulsi ultracorti

I laser a impulsi ultracorti emettono impulsi di luce di durata generalmente compresa tra femtosecondi e picosecondi. Poiché la densità energetica ottenuta presso il sito del componente sottoposto a trattamento può essere estremamente elevata (ad esempio, un impulso di 10 picosecondi con energia di 100 microjoule può avere un picco di potenza di 10 megawatt), ne deriva la possibilità di micro-lavorazione della superficie mediante ablazione a freddo. L’ablazione a freddo è un processo accurato per la rimozione del materiale tramite evaporazione o sublimazione, in alternativa alla bollitura del materiale, che ottiene una testurizzazione di qualità elevata senza riscaldare l’area interessata. «Il problema dei metodi standard per affrontare la “carente lubrificazione a olio” è che sono rivolti alla resistenza all’usura in generale e applicano un approccio statico come soluzione per un problema dinamico» afferma Antje Wilhelms, coordinatore del progetto. Utilizzando questo laser di precisione, nelle parti modellate è possibile ridurre di due-tre volte il coefficiente di attrito, migliorare le prestazioni e l’affidabilità nonché ridurre le esigenze di manutenzione. In generale, tale soluzione è in grado di raddoppiare la durata dell’intera macchina.

Produzione e consumo più ecologici

La tecnologia NGenMech ridurrebbe la quantità di materie prime necessarie ai produttori, la necessità dei cambi di lubrificante a olio, i costi e le interruzioni di produzione. Ciò comporterebbe, per i consumatori, prodotti più duraturi con manutenzione e tempi di inattività inferiori, mentre i produttori trarrebbero vantaggio da risorse di valore aggiunto superiore con un minore utilizzo di materie prime ed energia. Per immettere NGenMech sul mercato, la tecnologia deve essere automatizzata e debitamente calibrata su una linea di produzione dimostrativa di un partner industriale. Attualmente, sono entrate in contatto con IfU varie imprese industriali interessate alla commercializzazione della tecnologia NGenMech. «Tecnicamente il passo immediatamente successivo è progettare e testare rivestimenti ottimali per le diverse applicazioni, proprio come la progettazione dei rivestimenti di pneumatici per le diverse condizioni meteorologiche», afferma Wilhelms.

Parole chiave

NGenMech, olio, lubrificazione, macchina, usura, laser, impulso

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