Riduzione dei pesi per moduli lineari a cinghia
I moduli lineari a cinghia dentata rappresentano uno degli elementi fondamentali degli impianti automatizzati per il packaging e il fine linea, e sempre più spesso necessitano di una progettazione accurata volta ad una drastica riduzione dei pesi e delle masse in gioco in ragione delle cicliche elevate che spesso li caratterizzano.
Il caso studio presenta una serie di soluzioni progettate e realizzate in stampa 3D industriale con tecnologia FDM da Singularity Manufacturing, impiegando il tecnopolimero Carbon Filled Pa6 Nylon, il quale ha consentito di realizzare una serie di componenti su misura estremamente leggeri e resistenti, ad un costo in linea con la componentistica standard a catalogo e con un lead time di 48 ore. Tra i molti componenti realizzati per questo progetto, le piastre dentate di bloccaggio occupano una posizione di rilievo.
Le cinghie dentate a metraggio, utilizzate per trasformare il moto rotatorio delle pulegge in moto rettilineo alternato di tavole o di altri dispositivi, hanno infatti la necessità di avere le estremità ancorate alle parti mobili o a quelle fisse dei particolari da movimentare. Questo fissaggio deve essere eseguito con cura, per evitare che la cinghia possa essere danneggiata o indebolita nel punto di attacco, e viene realizzato mediante piastre dentate di bloccaggio relativamente pesanti in relazione alla funzione che devono svolgere, in quanto realizzate in alluminio o acciaio, e caratterizzate da un profilo di dentatura in grado di garantire il corretto ingranamento con i denti della cinghia.
L’impiego di questi componenti passa di norma per l’acquisto di piastre dentate standard da catalogo o, qualora vi sia la necessità di piastre speciali con geometrie e forature su disegno, per l’acquisto barre grezze dentate non tagliate a misura né forate, che devono essere successivamente tagliate e lavorate per la realizzazione delle piastre su misura, con un notevole aggravio di costi e dilatazione dei tempi di consegna.
In questo progetto Singularity Manufacturing ha riprogettato e realizzato – tra i molti componenti – le piastre dentate di bloccaggio per cinghie dentate, che sono state realizzate in stampa 3D FDM con il tecnopolimero Carbon Filled PA6 Nylon in sostituzione delle tradizionali piastre in alluminio o acciaio. Il tecnopolimero Carbon Filled PA6 Nylon è una termoplastica caricata, ossia un polimero termoplastico standard (Nylon PA-6) rinforzato con microfibre di grado industriale (fibra di carbonio) per migliorare le proprietà del materiale di base, una combinazione che conferisce al materiale prestazioni superiori, in quanto le fibre aumentano notevolmente la resistenza meccanica, la rigidità, la stabilità dimensionale e la resistenza al calore del componente. Allo stesso tempo, i componenti realizzati in Carbon Filled PA6 Nylon presentano un’ottima finitura superficiale e un peso ridotto di oltre il 50% rispetto all'alluminio .
La realizzazione in Carbon Filled PA6 Nylon delle numerose tipologie di piastre dentate di bloccaggio presentate nel caso studio dimostra in modo chiaro come la stampa 3D FDM di tecnopolimeri offra la possibilità di ottenere la massima libertà progettuale per realizzare componenti su misura al costo dei componenti standard a catalogo, con le stesse prestazioni dei componenti in alluminio ma con un peso ridotto, e con un lead time che passa da settimane a poche ore.
Tra le molte piastre dentate di bloccaggio presentate nel caso studio, un approfondimento particolare merita una piastra di bloccaggio per cinghia 32 AT10, che necessitava di avere dimensioni estremamente contenute ed un peso molto ridotto, in quanto applicata su un modulo che lavora con una ciclica molto elevata, la quale imponeva di diminuire il più possibile le masse per ridurre le inerzie durante il movimento.
Le piastre dentate in alluminio a catalogo presentavano dimensioni minime di 57x80 mm, con quattro fori per viti M8 e un peso di 200g.
Grazie al tecnopolimero Carbon Filled PA6 Nylon è stato possibile progettare e produrre in poche ore delle piastre dentate di bloccaggio di dimensioni 49x80 mm, con sei fori per viti M5 anziché le più ingombranti M8, un peso di solamente 36g ed un costo non superiore ad una normale piastra standard.
Inoltre, la versatilità dei tecnopolimeri per la stampa 3D FDM ha consentito di inserire a bassorilievo e a costo zero il codice identificativo del particolare in ciascuna delle piastre realizzate, aspetto molto utile in ottica di gestione della ricambistica, oltre che di notevole aiuto in fase di montaggio per individuare in maniera univoca il componente corretto da assemblare.
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