La versatilità delle leghe di zinco può essere messa alla prova in alcuni settori più che in altri. Un settore che offre grande libertà creativa e progettuale è quello degli elettrodomestici: i componenti in zama per elettrodomestici, infatti, possono contribuire a rendere l’intero oggetto unico, esclusivo e immediatamente riconoscibile.

La premessa necessaria per ottenere componenti in zama per elettrodomestici capaci di diventare un valore aggiunto per l’intero oggetto è la creazione di un rapporto di intesa e di fiducia tra il fornitore di pressofusi e il produttore di elettrodomestici. Solo attraverso lo scambio reciproco di expertise e conoscenze, infatti, è possibile raggiungere risultati ottimali che soddisfino non solo le richieste del produttore ma anche le aspettative del consumatore finale.

Per saperne di più su come sia possibile risparmiare grazie alla scelta del giusto fornitore di pressofusi consigliamo di leggere il post How the right die casting supplier can help your company’s VAVE.

Nella prima parte di quest’articolo analizzeremo i principali vantaggi derivanti dalla scelta delle leghe di zinco per componenti di elettrodomestici in un’ottica attenta alle esigenze del produttore di elettrodomestici e alle aspettative del consumatore finale. In seguito presenteremo delle brevi case study capaci di illustrare i processi e le scelte strategiche messi in campo per ottenere prodotti ottimizzati.

Vantaggi dei componenti in zama per elettrodomestici

I vantaggi lato produttore che verranno analizzati sono:

• Co-design
• Bellezza funzionale
• Libertà di design
• Libertà nei trattamenti superficiali
• Finitura e assemblaggio
• Riduzione dei costi

Il valore per il consumatore dato dalla presenza di componenti di zinco in un elettrodomestico verrà invece considerato sotto questi punti di vista:

• Aspetto, qualità, resistenza
• Pulizia
• Riciclabilità

Vantaggi lato produttore

I vantaggi lato produttore sono molteplici, per alcuni offriremo un’analisi più completa mentre per altri ci limiteremo a discutere qualche dettaglio, fornendo indicazioni su dove trovare articoli che trattino questi argomenti più approfonditamente.

Co-design

Come anticipato, è solo attraverso un rapporto di intesa e di fiducia che si possono mettere in discussione metodi e procedure consolidati per arrivare a definirne di nuovi in grado di condurre ad un’ottimizzazione di processi e prodotti. Per costruire un simile rapporto è necessario scegliere un fornitore di pressofusi in zama per elettrodomestici con le competenze, l’esperienza e la conoscenza necessarie ad intraprendere il processo di co-design insieme al cliente. Il giusto fornitore saprà infatti lavorare sul design dei componenti suggerendo strategie di ottimizzazione degli stampi e dei flussi di riempimento, geometrie e spessori in grado di condurre alla creazione di pezzi unici ed esclusivi.

Per conoscere alcune delle strategie di co-design che è possibile mettere in campo per ridurre il peso, e di conseguenza il costo, degli elettrodomestici consigliamo di leggere l’articolo Weight reduction for white goods industry.

Bellezza funzionale

Il processo di co-design dovrà essere guidato dal principio di bellezza funzionale, e cioè una rimozione dei dettagli superflui volta al miglioramento delle qualità estetiche delle parti funzionali.

Il raggiungimento della bellezza funzionale è sinonimo di vera collaborazione tra designer e manifattura, implica infatti un’azione congiunta e mirata che permette di ottenere risultati che soddisfino entrambe le parti.

Per raggiungere la bellezza funzionale, grazie alla sinergia raggiunta in fase di co-design, si mettono al centro del processo la coesistenza degli elementi funzionali e delle caratteristiche estetiche senza dimenticare che, per raggiungere risultati davvero validi, si devono prevedere soluzioni conformi al processo produttivo di pressofusione.

Nell’articolo Bellezza funzionale: il caso di Nespresso KitchenAid Artisan 5KES0503 è possibile trovare una definizione più approfondita di bellezza funzionale e la sua esemplificazione attraverso un case study.

Libertà di design

Bellezza funzionale e co-design sono strumenti per aiutare il produttore di elettrodomestici ad ottenere prodotti in grado di rispondere alle sue specifiche. Tuttavia sia la tecnica della pressofusione a camera calda sia la scelta delle leghe di zinco come materiale consentono grande libertà realizzativa. Con la pressofusione si possono infatti ottenere sagome articolate e complesse e spessori molto sottili che rendono possibile la creazione di pezzi unici, personalizzati nei dettagli e nelle forme.

Libertà nei trattamenti superficiali

La superficie dei pressofusi in lega di zinco si presta molto bene a trattamenti superficiali e finiture. I componenti, infatti, possono essere sottoposti a numerosi tipi di trattamenti per conferire un aspetto esterno accattivante e personalizzato a seconda delle richieste dei clienti. Questi trattamenti sono, ad esempio, la cromatura, la verniciatura a polvere e la verniciatura a liquido. Il vantaggio dato da questo tipo di trattamenti, inoltre, non si risolve solo a livello estetico ma risulta anche in un aumento della resistenza superficiale dei prodotti e quindi della loro durata di vita.

Finitura e assemblaggio

Grazie all’introduzione di automazioni, robot antropomorfi e macchinari realizzati ad hoc è possibile automatizzare numerose operazioni secondarie, quali assemblaggio e finitura, e di controllo della qualità. La possibilità di intraprendere queste operazioni con un ridotto apporto di personale umano consente al cliente di ottenere componenti pronti per l’utilizzo ad un prezzo competitivo e con un tempo ciclo diminuito. Inoltre lo sviluppo di automazioni e di macchinari realizzati ad hoc consentono di effettuare, in modo rapido ed esente dal rischio di errori umani, controlli qualitativi e di compatibilità dei pezzi con un notevole decremento dei resi per non conformità.

Riduzione dei costi

Oltre alle opportunità di risparmio consentite dall’automazione, come da un’accurata fase di progettazione dello stampo e dei flussi di riempimento, è importante sottolineare anche la convenienza derivante dalla scelta dello zinco come materia prima per la creazione dei pressofusi.

Lo zinco, infatti, si differenzia da altri metalli o leghe metalliche per la sua competitività nei costi e nei tempi di produzione. Le leghe di zinco non richiedono alte temperature per raggiungere la fusione e, di conseguenza, anche i tempi di raffreddamento risultano ridotti. Questi fattori, a loro volta, si traducono in un tempo ciclo breve relativamente a quello di altri metalli e quindi in un aumento della capacità produttiva dello stabilimento.

Anche nei confronti dei materiali plastici lo zinco può risultare competitivo: le plastiche, per esempio, per raggiungere la rigidità e la resistenza dello zinco devono essere rinforzate con fibra di vetro o con polimeri speciali con un conseguente aumento dei costi del materiale.

Vantaggi lato consumatore

La customer experience è l’esperienza che l’utilizzatore ha di un prodotto. A determinare la qualità di questo rapporto entrano in gioco diverse varianti legate alla situazione contingente ma anche alle tendenze di consumo e di mercato. Nello specifico, nel rapporto tra consumatore ed elettrodomestico, alcuni fattori importanti sono: la performance del prodotto, la sua utilità, l’aspetto visivo, la texture, la resistenza, la percezione globale dell’oggetto e la sua rispondenza, o meno, alle tendenze di consumo.

Andiamo ora ad analizzare alcuni aspetti rilevanti, capaci di influenzare la customer experience derivante dall’utilizzo di un elettrodomestico e di determinare una percezione di valore e qualità dell’oggetto.

Aspetto, qualità, resistenza

I componenti in zama per elettrodomestici sono in grado di trasmettere buone sensazioni visive e tattili. Dal punto di vista visivo un elemento in zinco, verniciato o cromato, si distingue dal resto del corpo dell’elettrodomestico risultando in un elemento di spicco e di valore. Anche tattilmente un elemento funzionale in metallo conferisce sensazioni di maggiore affidabilità e resistenza rispetto a quelle che sarebbero determinate dallo stesso componente realizzato in plastica. Si ottiene così un vantaggio differenziale dato dalle sensazioni visive e tattili dell’utilizzatore che si traducono in percezione di qualità.

Pulizia

Dal punto di vista dell’utilizzatore un aspetto importante nella scelta di un elettrodomestico è la facilità di pulizia. Pulire lo zinco cromato è più facile che pulire altre superfici: il metallo presenta infatti una superficie dura, compatta e liscia che ben si presta ad essere lucidata e sulla quale è semplice individuare, e rimuovere, macchie e aloni. Il valore aggiunto determinato da un elettrodomestico facile da pulire non è solo estetico, in questo caso, infatti, entrano in gioco anche variabili di pulizia del componente che diventano particolarmente importanti se l’oggetto è destinato al trattamento di alimenti.

Riciclabilità dei componenti in zama per elettrodomestici

I consumatori, negli ultimi anni, hanno raggiunto una sempre maggiore consapevolezza in materia di sostenibilità ambientale e riciclo. La ricerca di prodotti facilmente smaltibili e con una bassa impronta ambientale è stata in grado di modificare mercati che si presentavano consolidati e ha comportato cambiamenti nelle vendite e nelle catene produttive. Gli elettrodomestici, caratterizzati da un ciclo di vita abbastanza lungo sono un’ottima fonte di materiali riciclabili. Lo zinco è un materiale di valore che offre la possibilità di ripetuti riciclaggi e che consente di implementare pratiche di produzione C2C, cradle to cradle, ossia quel tipo di produzione che fin dal principio considera il riutilizzo futuro dei materiali impiegati.  Per il consumatore, quindi, scegliere elettrodomestici con elementi in zinco si rivela una garanzia di sostenibilità e di pratica eco friendly.

Per approfondire i vantaggi correlati alla riciclabilità nella produzione di componenti in zama per elettrodomestici si suggerisce di leggere Elettrodomestici: migliorare le vendite attraverso scelte sostenibili.

Case study: componenti in zama per elettrodomestici

I pressofusi in zama per elettrodomestici possono essere prodotti di grandi o di piccole dimensioni e ad uso domestico o professionale.

Di seguito vi presentiamo tre case study, il primo riguarda la macchinetta per caffè, un piccolo elettrodomestico dedicato al mercato consumer, il secondo, invece, è relativo ad una macchina per caffè ad uso professionale, mentre l’ultimo tratta un componente destinato ai grandi elettrodomestici come la cerniera dell’oblò della lavatrice.

Elettrodomestico per uso domestico: macchinetta per caffè

Dei componenti in leghe di zinco per elettrodomestici per la macchinetta del caffè vorremmo porre il focus sul vassoio porta tazza. Un componente funzionale con una preminente qualità estetica.

L’ottimizzazione di questi prodotti ha preso avvio con uno studio PDCA che ha consentito di considerare e analizzare tutte le fasi del processo e ad intraprendere le azioni necessarie ad ottimizzarlo.

Lo studio ha permesso di individuare opportuni parametri di regolazione della fusione e del riempimento dello stampo e gli intervalli di tempo necessari per completare il processo produttivo in modo ottimale. Grazie ai risultati delle analisi intraprese in fase di simulazione è infatti stato possibile stimare i cambiamenti della qualità superficiale e le variazioni del tempo ciclo al variare delle temperature dello stampo.

Grazie ai risultati dello studio, inoltre, l’attenzione si è potuta focalizzare sulle azioni che avrebbero potuto apportare maggior valore aggiunto all’intero processo produttivo: si è così deciso di efficientare la produzione con l’inserimento di un’automazione dedicata alla lavorazione degli articoli.

L’automazione ha riguardato in particolare il trattamento superficiale del vassoio porta tazza, in termini commerciali cup support, un articolo che a causa della sua particolare conformazione non poteva subire lavorazioni della superficie interna prima della fase di cromatura. È stato pertanto individuato un riempimento dello stampo che consentisse di ridurre a zero i difetti nella parte non lavorabile e si è ottenuta, già in fase di stampaggio, una rugosità superficiale tale da consentire un buon risultato della cromatura successiva.

Per approfondire questo argomento suggeriamo di leggere l’articolo Pressofusione dello zinco per piccoli elettrodomestici: pressofusione per macchine del caffè  e di guardare il video Bruschi – Pressofusione per macchine del caffè.

È possibile poi documentarsi sugli sviluppi futuri del mercato delle macchinette del caffè leggendo l’articolo Using zinc in die casting for smart coffee makers.

Elettrodomestico per uso professionale: macchina per il caffè

Gli elettrodomestici per uso professionale devono soddisfare sia i professionisti che se ne avvalgono quotidianamente sia i fruitori del servizio consentito dall’elettrodomestico.

La macchina del caffè per uso professionale di cui parliamo in questo case study ne è un esempio: l’elettrodomestico deve essere considerato performante e affidabile dal professionista ma deve anche suscitare le stesse sensazioni all’occhio meno esperto degli avventori del locale.

Una sfida, nella realizzazione dei componenti per questo prodotto, è stata realizzare una parete cromata con impresso il nome del marchio di elettrodomestici.

L’ottenimento della scritta in rilievo direttamente in fase di stampaggio non consente di sottoporre il pezzo alle operazioni di politura cui sono di solito sottoposti i pezzi destinati alla cromatura. Si è così implementata una strategia volta ad ottenere una superficie adatta ad essere cromata direttamente dopo la pressofusione. Gli studi condotti con appositi software di simulazione hanno consentito di individuare i giusti punti di iniezione e di sfogo che sono stati spostati nella parete interna del pezzo per non intaccarne la qualità superficiale. I flussi di riempimento sono poi stati ottimizzati per ottenere superfici senza inclusioni d’aria e porosità e la valvola del vuoto ha consentito di ridurre ulteriormente questi difetti portando il tasso di scarto vicino allo zero.

Solo lo zinco avrebbe potuto consentire questo risultato: con altri materiali non si sarebbero potuti ottenere un rilievo così sottile e una qualità superficiale tale da garantire un ottimo risultato del trattamento galvanico in assenza di preparazioni precedenti.

Sul sito dell’International Zinc Association è possibile leggere una scheda tecnica di questo prodotto con una breve descrizione del processo di ottimizzazione intrapreso sui suoi componenti in zinco.

Grande elettrodomestico per uso domestico: lavatrice

Le cerniere dell’oblò della lavatrice sono un componente funzionale che può essere prodotto in zinco. Un aspetto interessante, relativo alla produzione di questo prodotto, è la necessità di montare boccole di plastica sul pressofuso. La soluzione individuata per ottimizzare questo processo produttivo è stata quella di progettare un’automazione in grado di svolgere le funzioni di assemblaggio semi automatico necessarie. Grazie al sistema comandato in remoto da PLC è possibile configurare le bussole in diverse posizioni che variano in base al pezzo da assemblare. L’introduzione di quest’automazione ha consentito di ridurre il tempo ciclo e l’apporto manuale dell’operatore con un conseguente abbattimento dei costi. Inoltre, l’automazione ha consentito di ottenere output precisi, conformi e rispondenti ad elevati standard qualitativi.

Per una trattazione più approfondita e per guardare la macchina per l’assemblaggio semi automatico in azione guarda il video Pressofusione per grandi elettrodomestici – Cerniera per lavatrici.

Questi sono solo alcuni dei componenti per elettrodomestici che è possibile realizzare in zama, come già scritto, infatti, la grande versatilità del materiale consente una vasta gamma di soluzioni.

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In linea con il principio della lesson learned, gli ingegneri Bruschi hanno analizzato le performance di produzione del pressofuso e definito nuovi parametri basandosi sulle conoscenze apprese negli anni al fine di ottenere un componente che soddisfasse gli standard qualitativi richiesti. Inoltre, è stato possibile apportare accurate modifiche grazie all’impiego di tecnologie avanzate, quali software di simulazione, che hanno permesso di progettare soluzioni al fine di ridurre i difetti di pressofusione.

Fattori che determinano la qualità superficiale di un pressofuso

La qualità superficiale di un componente prodotto con la tecnologia della pressofusione può infatti essere determinata da molteplici fattori, quali termoregolazione dello stampo e temperatura del materiale iniettato nella cavità, ma dipende principalmente dalla modalità di riempimento del canale di alimentazione. La progettazione di un canale adeguato, che consenta un riempimento simmetrico delle cavità dello stampo, costituisce quindi un requisito fondamentale per evitare la formazione di difetti di pressofusione sul componente. Un canale di alimentazione asimmetrico o non convergente può, invece, determinare intrappolamenti d’aria nel pressofuso, nonché aree caratterizzate da evidenti marezzature causate da un riempimento disomogeneo.

Case study

Il componente oggetto del seguente case study è un componente della cerniera di una porta. Dopo anni di produzione del pezzo, utilizzando il primo stampo, a seguito dell’usura dello stesso sono emersi difetti di pressofusione sulla superficie del componente, quali marezzature, mancati riempimenti e porosità d’aria. A seguito dell’analisi dei parametri e della geometria dello stampo, gli ingegneri Bruschi hanno allora identificato l’errata modalità di riempimento delle cavità come causa principale dei difetti. Per risolvere questo problema si è quindi deciso di progettare e realizzare un nuovo stampo. Al fine di ridurre i difetti di pressofusione sono perciò state apportate modifiche in fase di progettazione, effettuando un appropriato redesign dello stampo, più specificatamente del canale di alimentazione.

Fase 1 – Simulazione

La prima fase del progetto di riprogettazione dello stampo ha riguardato la simulazione di riempimento delle cavità con il software di simulazione termofluidodinamica Magmasoft, che ha permesso di prevedere con buona approssimazione il comportamento del fluido durante la fase di riempimento. Magmasoft consente infatti di analizzare diversi parametri, quali temperatura del metallo in tutte le fasi del riempimento, pressione dell’aria nella cavità, velocità del fluido e presenza di zone interessate da intrappolamenti d’aria. Per ulteriori informazioni sulla simulazione, clicca sui post qui sotto:

• Simulazione per pressofusione: conservazione dello stampo e ottimizzazione dei parametri 
• Simulazione per pressofusione: studio della porosità da ritiro
• Simulazione per pressofusione: studio per la riduzione degli scarti

Dalla simulazione sono emerse tre principali problematiche:

• riempimento asimmetrico
• canale di alimentazione non convergente
• disomogeneità di temperatura del materiale

Per definire al meglio le azioni correttive da attuare è stato necessario analizzare la geometria del prodotto: il componente presenta infatti una sezione superiore massiccia e una sezione inferiore più sottile. La sagoma del prodotto ha richiesto, di conseguenza, una particolare attenzione durante la progettazione del canale di alimentazione, poiché per ottenere un riempimento simmetrico e omogeneo delle cavità è risultato necessario l’inserimento di elementi che agevolassero la dinamica del fluido di riempimento.

Fase 2 – Redesign sezione superiore

A seguito della simulazione il riempimento della sezione superiore è risultato asimmetrico, causando così intrappolamenti d’aria nel pressofuso, con conseguente formazione di bolle d’aria sulla superficie del componente. La causa dell’asimmetria del riempimento è stata attribuita alle diverse velocità con cui il fluido iniziava a riempire la cavità. Infatti, la zama entrava dal punto di iniezione con un’elevata energia cinetica e proseguiva il suo percorso seguendo la geometria delle cavità, che la portava a riempire maggiormente e più velocemente determinati volumi, raggiungendo invece solo in un secondo momento quelle sezioni che non si trovavano nel verso del flusso principale.

Il primo problema da risolvere ha dunque riguardato l’entrata asimmetrica della zama nel gate: al fine di simmetrizzare l’entrata del metallo nella cavità, è stato aggiunto uno smorzatore alla fine del canale principale. Con la nuova configurazione il flusso, prima di dividersi, riempie lo smorzatore perdendo energia cinetica e prosegue il suo percorso verso la cavità con una velocità più uniforme.

Il secondo problema, sempre relativo alla parte superiore del pressofuso, era invece inerente alla divergenza del canale di alimentazione in alcune sezioni, che determinava l’insorgenza di turbolenze. Di conseguenza l’attività di redesign è stata effettuata procedendo con la progettazione di un canale convergente, il quale ha contribuito a canalizzare maggiormente il materiale e ad agevolare il riempimento delle cavità riducendo il distacco di vena fluida.

Fase 3 – Redesign sezione inferiore

La sezione inferiore del componente è invece differente dalla parte superiore. Si tratta di una parte più sottile e che quindi, con lo stampo iniziale, veniva riempita da materiale avente basse temperature, determinando così la formazione di marezzature e mancanze di materiale.

Osservando la geometria del componente risultava infatti evidente la difficoltà di riempimento omogeneo di tutte le cavità e in particolar modo della cavità inferiore: precedentemente la zama riempiva in primo luogo l’intera sezione superiore del pressofuso, che è caratterizzata da una dimensione considerevole, per raggiungere solo in un secondo momento la sezione inferiore. Il materiale arrivava quindi a riempire la sezione inferiore a una temperatura troppo bassa, tale cioè da non garantire un adeguato livello di finitura superficiale.

Per la risoluzione di questa problematica si è ricorsi alla progettazione di un’alimentazione dedicata, attraverso l’inserimento di due canali ausiliari. I canali sono stati inseriti nella parte inferiore del pezzo al fine di ottenere un riempimento più omogeneo, mantenendo la temperatura del materiale più stabile in tutto il pressofuso. Anche i due canali ausiliari, così come il canale principale di alimentazione, sono stati progettati in modo da ottenere un flusso simmetrico: a tal fine sono stati introdotti due ulteriori smorzatori all’inizio dei due canali ausiliari.

Canale ausiliario con smorzatore

Inoltre, considerata la particolare geometria del prodotto, al fine di agevolare ulteriormente il riempimento in tutta la cavità, è stato progettato un profilo dell’attacco di colata parzialmente tangenziale in grado di indirizzare il materiale in zone critiche in termini di uniformità di riempimento. Le difficoltà che altrimenti si potrebbero incontrare, considerato che la sezione inferiore del pezzo presenta dei maschi che andranno a realizzare dei fori, i quali rendono il riempimento ulteriormente difficoltoso, sarebbero potenziali ostacoli al raggiungimento della qualità richiesta poiché costituiscono rallentamenti per il flusso della zama. Questo tipo di profilo, con attacco di colata parzialmente tangenziale, determina allora una migliore distribuzione della zama, facilitandone l’ingresso e il raggiungimento delle aree più critiche.

Risultati ottenuti

A seguito delle modifiche apportate gli ingegneri hanno eseguito la simulazione del riempimento delle cavità con il software Magmasoft e ne hanno avuto eccellenti risultati: le criticità precedentemente riscontrate hanno infatti registrato una notevole riduzione. Nello specifico, attraverso la riprogettazione del canale di alimentazione si è ottenuta una maggiore uniformità di riempimento, che di conseguenza ha determinato una riduzione dei difetti di pressofusione sulla superficie del prodotto.

Il presente case study conferma pertanto l’importanza del saper attingere dalle esperienze pregresse per la risoluzione di nuove problematiche, integrando know-how e tecnologia al fine di raggiungere risultati sempre più performanti. La riprogettazione dello stampo e l’utilizzo di Magmasoft hanno consentito di testare soluzioni diverse prima di procedere con l’effettivo stampaggio del prodotto, ottenendo così notevoli benefici in termini di qualità, tempistiche e costi.

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Lo zinco è un materiale che può essere impiegato in diversi ambiti industriali, tra i quali figura il settore dei piccoli elettrodomestici. Nel seguente articolo verranno descritti i principali vantaggi dell’utilizzo dello zinco per la produzione di componenti di piccoli elettrodomestici, in particolare di macchine del caffè.

1. Libertà di design

Lo zinco, più specificatamente le leghe Zama, è un materiale che consente di produrre componenti aventi molteplici tipologie di forme. Grazie allo zinco è infatti possibile ottenere superfici molto sottili, che non potrebbero essere ottenute utilizzando altri materiali, come l’alluminio. Ciò si traduce in una più ampia libertà di design nella progettazione di un componente, con conseguente singolarità e unicità del pezzo prodotto. Lo zinco rappresenta così un ottimo metallo da utilizzare per la produzione di componenti complessi dal punto di vista della forma. Nella tabella sottostante sono riportati i valori di spessore minimo ottenibile di zinco e alluminio:

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Scegliendo lo zinco per la produzione di piccoli elettrodomestici è possibile ottenere numerosi vantaggi relativi alla qualità dei componenti, dal momento che le leghe di zinco presentano un ritiro stabile e un’elevata resistenza. Per esempio, rispetto ai materiali plastici, lo zinco ha una tolleranza migliore e un carico di snervamento e di rottura superiore (Tabella 1): queste caratteristiche permettono di ottenere una maggiore libertà di design e notevoli qualità del prodotto finito.

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Tabella 1 – Valori di tolleranza, carico di snervamento e carico di rottura di zinco e materie plastiche

2. Trattamenti estetici di alta gamma

Alle leghe di zinco possono essere applicati numerosi trattamenti superficiali. Nello specifico, è possibile migliorare le caratteristiche estetiche dei componenti attraverso trattamenti che trasformano l’oggetto e ne migliorano la finitura. I principali trattamenti estetici realizzabili sullo zinco sono:

• Trattamenti galvanici: cromature lucide, cromature satinate, rivestimenti galvanici di diverso colore
• Verniciature a liquido
• Verniciature a polvere
• Trattamenti speciali per evitare l’usura del materiale

Inoltre, sui componenti in zinco è possibile effettuare specifici trattamenti che sfruttano le caratteristiche fisiche della lega. Tra i trattamenti sopracitati, la verniciatura a polvere costituisce un eccellente esempio di trattamento estetico ottenibile attraverso un processo di deposizione elettrostatica della polvere e di successiva cottura ad elevata temperatura (circa 200°C). Questa tipologia di verniciatura permette di ottenere una migliore texture al tatto rispetto alla classica verniciatura a liquido. Eseguire questo trattamento su un componente in zinco gli conferisce un importante valore aggiunto.
I trattamenti dei materiali solitamente seguono i trend del settore di rifermento: per soddisfare questa mutevole esigenza esiste una varietà infinita di soluzioni che si applicano allo zinco.

3. Supporto del fornitore

Un cliente che si affida a un fornitore di zinco qualificato può trovare nella sua esperienza verticale la capacità di lavorare anche sul design e di consigliare al cliente geometrie innovative e finiture speciali. Questo servizio, denominato co-design, è la collaborazione tra cliente e fornitore volta alla realizzazione di un prodotto con specifiche funzioni e caratteristiche meccaniche, che sia allo stesso tempo conforme al processo di produzione. Il co-design può aiutare i designer a comprendere nel dettaglio le caratteristiche dello zinco e a sfruttare appieno il know-how del proprio fornitore. Lo zinco è un materiale versatile che consente di sperimentare con forme e design, permettendo così la concezione e la creazione di pezzi unici. Dal momento che la pressofusione di zinco rappresenta un mercato estremamente verticale, i suoi fornitori hanno una profonda conoscenza verticale della materia e possono supportare i clienti nella produzione di pezzi esclusivi.

L’adattabilità delle leghe di zinco si dimostra particolarmente utile nell’ambito dei piccoli elettrodomestici: mentre altri prodotti sono più standardizzati e la progettazione creativa è limitata, i piccoli elettrodomestici si rivelano un prodotto appropriato per testare la versatilità dello zinco. Essendo composti da molteplici componenti, per i piccoli elettrodomestici è possibile immaginare un’ampia varietà di soluzioni con l’utilizzo di leghe di zinco, migliorando in questo modo l’aspetto, la performance e l’unicità del prodotto.

4. Customer experience

Quando si seleziona un materiale un ulteriore aspetto che deve essere tenuto in considerazione è la cosiddetta customer experience, ovvero l’esperienza del consumatore. La relazione tra consumatore finale e prodotto è costituita da numerose variabili, come performance e utilità, ma anche aspetto visivo, texture e resistenza. I componenti in zinco trasmettono eccellenti percezioni in termini di impatto visivo e sensazione al tatto. Un prodotto realizzato in zinco ha maggiori probabilità di essere percepito come pulito, resistente e di ottima qualità.
In merito a queste caratteristiche, è bene tenere a mente che il fruitore ha accesso all’utilizzo della macchina attraverso maniglie e tasti. Se il corpo del prodotto è realizzato in plastica, la maniglia o il tasto dovrebbe essere realizzato in zinco, in modo da offrire all’utilizzatore una diversa esperienza nella fruizione del prodotto. Questi dettagli potenziano la customer experience e fanno la differenza per la scelta del consumatore.

5. Pulizia dei componenti

Dal punto di vista del consumatore finale poter pulire in modo facile e veloce un prodotto costituisce un aspetto rilevante, che influenza la scelta d’acquisto. Per esempio pulire componenti in zinco cromato è più facile rispetto ad altre superfici, perché presentano una superficie dura, compatta e liscia. Un prodotto con queste caratteristiche semplifica il processo di pulizia, rendendolo più rapido ed efficace: ciò si traduce in un vantaggio per il consumatore. Non solo i componenti in zinco cromato sono più semplici da pulire, ma trasmettono anche una sensazione di pulizia e lucentezza che ha un forte impatto sull’occhio del consumatore. Grazie a queste qualità i componenti in zinco risaltano a confronto con altre superfici.

6. Riciclabilità dello zinco

Sempre più aziende virtuose sono alla ricerca di sostenibilità. In questa ottica di sviluppo sostenibile è consigliabile utilizzare materiali riciclabili, tra i quali figura lo zinco. Le leghe di zinco possono essere riutilizzate e fuse numerose volte senza che ciò intacchi le loro proprietà. Generalmente l’utilizzo di leghe di zinco riciclate viene limitato approssimativamente al 50%: ciò permette di esaurire completamente gli scarti di produzione. Oggigiorno l’attuazione di questo sistema di riciclaggio permette di riciclare una grande quantità di scarti provenienti dalla pressofusione dello zinco. Lo zinco rappresenta un materiale con una ridottissima tossicità, che prevede un basso consumo energetico per la sua produzione e riciclabile. Queste proprietà rendono lo zinco un materiale environmentally friendly.

7. Lead time ridotto

Il lead time è il periodo di tempo che un’azienda necessita per soddisfare la richiesta di un cliente in termini di offerta. Logicamente, un breve periodo di tempo si traduce in risultati più rapidi e clienti più soddisfatti. Al fine di conseguire questa condizione, lo zinco rappresenta un ottimo materiale grazie al suo breve tempo ciclo. Infatti, il lead time è un concetto correlato al tempo ciclo, cioè il periodo di tempo richiesto per completare la produzione di un prodotto. Considerando il tempo ciclo di un prodotto è così possibile supporre il relativo lead time. Scegliendo lo zinco invece di altri materiali, come l’alluminio e la plastica, il lead time verrà ridotto, determinando un servizio più rapido ed efficiente.

I tempi ciclo legati allo stampaggio delle leghe di zinco sono, infatti, inferiori rispetto a quelli delle leghe di alluminio e delle materie plastiche. Nel primo caso, l’alluminio viene stampato a temperature notevolmente superiori, quindi il tempo ciclo risulta maggiore a causa dei tempi di raffreddamento. Per quanto riguarda la plastica, questa presenta invece dei tempi di riempimento superiori.

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Tabella 2 – Produttività tipica e Range di produttività di zinco, alluminio e materie plastiche

CASE STUDY N. 1

La Bruschi produce numerosi componenti per macchine del caffè. In questo particolare caso l’azienda è stata contattata per realizzare un vassoio porta tazza per una macchina del caffè. Il vassoio è interamente realizzato in zinco e integralmente cromato. Tutta la superficie del componente è considerata superficie estetica, poiché l’esterno è visibile all’occhio dell’utilizzatore e l’interno diventa visibile nel momento in cui viene rimosso il coperchio in plastica ed è possibile accedere alla parte interna del vassoio e pulirla.

Il processo di cromatura prevede delle fase preliminari per la preparazione del pezzo. In particolare, il componente deve essere pulito e lucidato tramite l’impiego di rulli, nastri e materiale abrasivo. Il componente necessita di essere pulito anche internamente, per questo motivo la Bruschi ha ideato delle modifiche al processo tecnologico che hanno permesso di ottenere un risultato equivalente.
La Bruschi è così riuscita a creare un vassoio porta tazza in Zama, cromato esternamente e internamente.

CASE STUDY N. 2

In questo secondo caso il cliente ha richiesto alla Bruschi la produzione di manopole cromate per macchine del caffè. La difficoltà di realizzare questo componente risiede nella geometria, nella produttività e nella qualità superficiale. La manopola costituiva un componente particolarmente critico perché il layout delle cavità dello stampo standard di produzione delle maniglie non permetteva di raggiungere i livelli di produttività e di costi richiesti dal cliente. Grazie all’esperienza e alle competenze dei designer della Bruschi, l’azienda ha ideato un metodo alternativo per alimentare lo stampo: i designer hanno così progettato un nuovo stampo che consentisse di rientrare nei parametri richiesti. Infatti, grazie al nuovo layout si sono ridotti sia i costi che i livelli di produttività.

In conclusione, l’utilizzo dello zinco per la produzione di componenti di macchine del caffè apporta notevoli vantaggi. Prediligendo l’impiego di zinco è infatti possibile progettare e creare un prodotto funzionale ed estetico, capace di coniugare libertà di design e trattamenti estetici di alta gamma e che al contempo tenga conto delle variabili di produzione e di costi.

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Il termine design del prodotto definisce il processo di progettazione di un prodotto caratterizzato da specifiche caratteristiche estetiche e funzionali, che deve essere conforme al processo di produzione in serie. Il design del prodotto è dunque un processo che necessita di essere sviluppato considerando i diversi aspetti che caratterizzano un componente e, di conseguenza, se realizzato con la tecnologia della pressofusione, richiede l’integrazione di diverse attività, quali servizio di co-design, compilazione di un DFM, progettazione dello stampo, simulazione e analisi delle lavorazioni successive.

Il design del prodotto è un’attività strettamente correlata alla progettazione del processo produttivo: i due concetti si influenzano a vicenda, infatti il prodotto deve essere conforme alla produzione di massa e il processo produttivo deve al contempo tenere in considerazione le specificità del prodotto. Il design del prodotto è un processo complesso e sfaccettato, che non concerne solamente prodotto e produzione, ma anche scelta dei materiali, caratteristiche estetiche e funzionali, lavorazioni meccaniche, trattamenti superficiali e qualità richiesta dal cliente.

Servizio di co-design

Allo scopo di ottenere un risultato equilibrato in termini di estetica, funzionalità e fattibilità, il design del prodotto è spesso sviluppato da un’azienda manifatturiera insieme al cliente che ha ordinato il prodotto. La cooperazione tra fornitore e cliente viene definita servizio di co-design: una collaborazione che promuove la condivisione di informazioni e know-how, al fine di conseguire risultati soddisfacenti per entrambe le parti. Gli ingegneri e i tecnici procedono all’analisi delle caratteristiche fisiche e meccaniche del prodotto, così da trovare soluzioni per assicurare la funzionalità e la fattibilità produttiva, ottenendo di conseguenza un riscontro positivo da parte dei clienti.

Il servizio di co-design apporta benefici non solo in termini di ottimizzazione di processo e design, ma anche relativamente alla relazione tra cliente e fornitore: un continuo scambio di informazioni promuove incremento di fiducia e stima reciproca e permette, inoltre, di accrescere le conoscenze di entrambe le parti.

Per ulteriori informazioni relative al servizio di co-design, clicca sul post sotto:
• Vantaggi del co-design: alleggerimento mirato

DFM: studio di fattibilità del prodotto

Cliente e fornitore si scambiano informazioni relative al design del prodotto e al suo processo produttivo attraverso un documento denominato DFM: Design For Manufacturability, cioè uno studio di fattibilità del prodotto. Lo scopo di un DFM è, infatti, quello di presentare il prodotto in relazione al suo processo produttivo, per analizzare la fattibilità tecnica del progetto e suggerire soluzioni al fine di facilitare la produzione. Attraverso questo documento i tecnici possono stabilire se il design è conforme ai sistemi tecnologici del dipartimento di produzione e, successivamente, possono apportare modifiche a determinate caratteristiche del prodotto o delle fasi di produzione.
La scelta della pressofusione come metodo di produzione implica l’attuazione di specifiche analisi inerenti ad angoli di sformo, estrattori e punti di iniezione: il design del prodotto è, infatti, strettamente collegato alla progettazione dello stampo, e di conseguenza al processo produttivo. L’utilizzo di stampi risulta vantaggioso poiché consente la replicabilità del componente, ma allo stesso tempo richiede specifiche analisi tecniche che permettano di ottenere uno stampo adatto per il prodotto: il DFM contiene tutte le informazioni necessarie al raggiungimento di questo obiettivo.

Per conoscere nel dettaglio la struttura di un DFM, ecco un post sull’argomento:
• Design del prodotto per pressofusione: ottimizzare il DFM

Progettazione dello stampo

Considerando la pressofusione come metodo di produzione, il primo aspetto da esaminare è la progettazione dello stampo: l’elemento centrale del processo di pressofusione. Cliente e fornitore collaborano per sviluppare un sistema che sia adeguato sia per il componente che per lo stampo, considerando le caratteristiche estetiche e funzionali del prodotto, ma anche le proprietà meccaniche dello stampo: deve essere resistente, solido e funzionale al processo di produzione.
Innanzitutto è necessario verificare la producibilità del prodotto con il metodo della pressofusione, analizzando le dimensioni e la geometria del componente. Una volta che la geometria e le caratteristiche tecniche sono state definite, il processo di progettazione dello stampo può iniziare: questa fase prevede l’analisi delle specifiche tecniche del prodotto, del numero di cavità, dell’area di proiezione, del volume e della forma dello stampo. I due elementi principali che costituiscono la progettazione dello stampo sono il design del sistema di alimentazione a camera calda e la simulazione: la modalità di alimentazione rappresenta infatti l’elemento centrale della progettazione dello stampo, mentre la simulazione costituisce un utile strumento per definire i parametri più appropriati da applicare prima che il componente venga prodotto.

Progettazione del sistema di alimentazione a camera calda

Nella realizzazione dello stampo un elemento centrale da considerare è la progettazione del sistema di alimentazione a camera calda. Infatti, il metodo di alimentazione influenza l’ottimizzazione della produzione e le caratteristiche del prodotto. Il diffusore e il canale di colata sono i due elementi principali che compongono il sistema di alimentazione: la definizione della loro configurazione e dimensione risulta fondamentale per l’output finale del processo di pressofusione, poiché la scelta di diverse forme conduce a diversi risultati e può inoltre determinare una riduzione di potenziali difetti sul pressofuso.

Per informazioni dettagliate sul sistema di alimentazione a camera calda, di seguito un post sull’argomento:
• Ottimizzazione del processo di pressofusione: sistema di alimentazione

Simulazione

Come precedentemente menzionato, la simulazione costituisce un valido strumento per il design del prodotto e dello stampo: con software di simulazione, come programmi CAD e software 3D, gli ingegneri esaminano le proprietà tecniche del prodotto e definiscono i migliori parametri da applicare. Questi dispositivi rappresentano un supporto fondamentale per l’analisi di caratteristiche fisiche, dal punto di vista strutturale e della resistenza, e consentono agli ingegneri di identificare preventivamente potenziali criticità sul pressofuso, riducendo così eventuali problemi che potrebbero emergere a posteriori. Infatti, già nelle prime fasi del riempimento dello stampo potrebbero verificarsi errori che comprometterebbero la produzione del pezzo, ad esempio una solidificazione del metallo troppo rapida: la simulazione aiuta a evitare queste problematiche fin dal principio.

Per ulteriori informazioni sulla simulazione, ecco una serie di case studies:
• Simulazione per pressofusione: conservazione dello stampo e ottimizzazione dei parametri
• Simulazione per pressofusione: studio della porosità da ritiro
• Simulazione per pressofusione: studio per la riduzione degli scarti
• I vantaggi della simulazione HPDC nella pressofusione

Lavorazioni successive allo stampaggio

Il design del prodotto riguarda anche l’analisi di lavorazioni successive che devono essere effettuate a seguito della fase di stampaggio. Infatti, durante la progettazione di un prodotto è importante considerare eventuali lavorazioni successive a cui il pezzo dovrà sottoporsi: le operazioni successive allo stampaggio possono essere lavorazioni meccaniche, trattamenti superficiali, operazioni di assemblaggio o processi di automazione. Prestare attenzione a queste lavorazioni già nella fase di design del prodotto consente di effettuare specifiche azioni e impostare determinati parametri al fine di ottenere un risultato senza difetti. Di seguito alcuni esempi di lavorazioni successive.

Lavorazioni meccaniche

Tra le più diffuse lavorazioni meccaniche figurano filettatura e alesatura: se un componente necessita di essere filettato, già nella fase di progettazione dello stampo dovranno essere definiti specifici parametri per agevolare quest’operazione.

Trattamenti superficiali

Se un prodotto è soggetto a trattamenti superficiali, come verniciatura o cromatura, è importante prevedere in anticipo potenziali difetti che potrebbero manifestarsi dopo il trattamento. Ad esempio, alcuni trattamenti superficiali vengono effettuati a temperature molto alte che possono potenzialmente determinare la formazione di inclusioni d’aria nel componente: durante la fase di design dello stampo sarà quindi necessario prevedere l’evacuazione d’aria.

Assemblaggio

Relativamente all’assemblaggio, è opportuno definire specifiche tolleranze che siano funzionali a questa lavorazione. Per esempio, se il pezzo deve essere inserito in un altro componente, come un perno e un foro, è necessario prevedere la giusta interferenza tra i due.

Automazione

L’automazione rappresenta un fattore comune a tutte le lavorazioni successive: le operazioni automatiche per i trattamenti successivi allo stampaggio garantiscono un’adeguata produttività e costi ridotti.

Vantaggi design del prodotto

Il design del prodotto è una fase indispensabile nella produzione di un componente poiché consente di identificare i processi e le caratteristiche maggiormente performanti, allo scopo di produrre eccellenti risultati in termini di estetica, funzionalità e conformità al processo di produzione. Sviluppare un processo di design del prodotto ben strutturato è perciò fondamentale per ottenere importanti benefici, quali riduzione dei costi di produzione, soddisfazione del cliente e produzione di componenti esteticamente accattivanti, funzionali e conformi alla produzione di massa.

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La Bruschi ha da sempre considerato la coesistenza di caratteristiche funzionali ed estetiche in un unico prodotto una questione centrale. Questa convinzione ha portato alla concezione della filosofia aziendale denominata bellezza funzionale. Secondo questa filosofia un prodotto è composto da elementi funzionali e caratteristiche estetiche che coesistono e si influenzano a vicenda.

L’intersezione di co-design e bellezza funzionale, unitamente alle competenze dei propri ingegneri e ai processi di produzione, ha permesso alla Bruschi di produrre Nespresso KitchenAid Artisan 5KES0503. La creazione di questa macchina del caffè di design ha condotto la Bruschi alla vittoria della prestigiosa European Zinc Die Casting Competition per il design nel 2016.

Co-design

Il co-design è fondamentale per ottenere un prodotto capace di soddisfare requisiti tecnici di funzionalità ed essere allo stesso tempo conforme al processo di pressofusione. Questo tipo di approccio è strettamente collegato alla relazione tra fornitore e cliente. Il co-design permette di analizzare approfonditamente ogni dettaglio del design di un prodotto e di un processo e aiuta a consolidare la collaborazione giorno per giorno. Adottando questo metodo, tutti gli eccessi stilistici e le caratteristiche inutili vengono eliminati. Nel momento in cui rimane solamente la parte funzionale, è possibile concentrare tutti gli sforzi nel miglioramento dell’estetica della parte meccanica, garantendo prodotti dall’aspetto accattivante. Questo approccio aiuta a migliorare il processo di produzione, a ridurre i costi e a realizzare prodotti esteticamente attraenti, coerentemente con la teoria della bellezza funzionale.

Bellezza funzionale

Secondo la Bruschi, la bellezza funzionale è basata sulla rimozione di dettagli superflui e sul contemporaneo miglioramento delle qualità estetiche delle rimanenti parti funzionali. La coesistenza di estetica e performance è il nucleo della bellezza funzionale. Un requisito estetico può quindi trasformarsi in un vantaggio funzionale e viceversa. Queste teorie sono state formulate attraverso la collaborazione tra la Bruschi e KitchenAid. Le due società hanno profuso sforzi comuni in merito alla scelta della lega, alla forma del coperchio, alla modalità di riduzione del peso e alla finitura della superficie. L’idea alla base del progetto era di ridurre al minimo i dettagli superflui e di migliorare esteticamente le parti funzionali.

Il caso di Nespresso KitchenAid Artisan

Lo zinco costituisce il materiale ideale per comunicare questo concetto. Infatti può essere utilizzato per ottenere sia componenti strettamente funzionali che componenti esterni estetici, e tutto ciò che è compreso tra questi due estremi. Questa adattabilità del materiale è particolarmente apprezzabile nella custodia in Zama realizzata dalla Bruschi per Nespresso KitchenAid Artisan. La macchina del caffè di design è composta da otto pressofusi di zinco, con peso tra 2.2 kg e 75 g.

La cooperazione tra Bruschi e KitchenAid ha avuto inizio con l’idea di creare una nuova macchina del caffè caratterizzata da splendide forme e finiture innovative. Il design includeva forme rotonde e sinuose, valorizzate da una verniciatura a polvere rosso brillante.
La finitura della superficie costituiva un ulteriore punto focale. Il nuovo design avrebbe dovuto attirare l’attenzione dei consumatori e la scelta del colore distintivo di KitchenAid, noto come Bright Candy Apple Red, avrebbe garantito il risultato. Tuttavia, l’applicazione di una verniciatura a polvere avrebbe sicuramente accentuato ogni imperfezione della finitura della superficie.

Scelta del materiale

Durante il processo di co-design, la prima scelta da operare era quella relativa al materiale da utilizzare. Era necessario scegliere un materiale che rappresentasse la filosofia della bellezza funzionale. La lega selezionata avrebbe dovuto essere adatta per creare forme complesse e resistere ai trattamenti di finitura e verniciatura richiesti, allo scopo di soddisfare sia i requisiti funzionali che i requisiti estetici del prodotto.

ZP5 è stato scelto per la sua eccellente finitura superficiale, resistenza, colabilità (capacità di realizzare attraverso stampaggio pezzi con spessori sottili) e texture di qualità al tatto. Le forme desiderate sarebbero state irrealizzabili con altri metalli. Lo zinco pressofuso permette infatti la creazione di angoli di sformo ridotti, fori più piccoli e lunghi e spessori più sottili, mantenendo al contempo la superficie liscia.

Questo è un eccellente esempio di come la funzionalità della lega influenzi l’estetica del prodotto. La funzionalità e le caratteristiche meccaniche del materiale avrebbero limitato la creatività dei designer, impedendogli di progettare design audaci e innovativi.

Nessuna ulteriore lavorazione

L’obiettivo principale consisteva nell’ottenere una superficie perfettamente liscia. La Bruschi ha collaborato con i designer di KitchenAid per realizzare un design elegante, con il minor numero di lavorazioni e operazioni di assemblaggio possibile. Attraverso un’analisi approfondita delle tolleranze e delle geometrie in posizioni di accoppiamento, tutte le otto parti sono state fuse senza ulteriore bisogno di operazioni di lavorazione. Uno studio sugli angoli di sformo dei componenti che si devono accoppiare ha consentito di evitare ulteriori operazioni nel processo di assemblaggio. In questo modo è stato possibile garantire la continuità estetica a cui miravano i designer di KitchenAid. Le tolleranze del pressofuso di 0.05 mm tra i fori di assemblaggio sono state raggiunte, senza bisogno di adattamento durante l’assemblaggio e di operazioni secondarie.

Inoltre, questa qualità puramente estetica ha condotto a due vantaggi funzionali:

• la lavorazione ridotta ha determinato una riduzione dei costi nella produzione di componenti
• il controllo della compatibilità dei pezzi è diventato più rapido, poiché consente di riconoscere istantaneamente getti difettosi

Planarità della superficie

L’ultima sfida riguardava la planarità della superficie. Le difficoltà del progetto sono state superate attraverso la stretta collaborazione tra la Bruschi e i tecnici di KitchenAid. Definire insieme le criticità ha permesso di gestirle al meglio sin dalla fase iniziale di design, evitando errori nella prototipazione e riducendo gli scarti.

Al fine di ottenere la qualità superficiale richiesta la struttura interna del pressofuso avrebbe dovuto essere eccellente e senza porosità. Questo perché durante il processo di verniciatura a polvere i pressofusi sono scaldati fino a 200°C. Inoltre, gli estrattori e i punti di iniezione avrebbero dovuto essere posizionati nella parte interna del componente per evitare di lasciare tracce sulla superficie esterna.

Per questa ragione, la giusta posizione dei punti di iniezione e degli sfoghi è stata progettata con MAGMASOFT. L’utilizzo di un software di simulazione per determinare il posizionamento degli estrattori e dei punti di iniezione ha assicurato il corretto riempimento senza lasciare alcun segno sulla superficie, evitando così inclusioni d’aria e porosità indesiderate.

Per ridurre ulteriormente il rischio di inclusioni d’aria, la Bruschi ha adottato il metodo di pressofusione sottovuoto. L’utilizzo della valvola del vuoto permette la produzione di pressofusi senza problemi di creazione di bolle, determinando un tasso di scarto vicino allo zero.

Tutti questi sforzi hanno portato a risultati altamente soddisfacenti. Alla fine della cottura termica la planarità della superficie rientrava ancora in una tolleranza di 0.3 mm. Un notevole risultato, che è ulteriormente valorizzato dalla lucentezza della verniciatura finale in un rosso brillante.

L’approvazione di KitchenAid

Alla fine della collaborazione con la Bruschi, Darrin Keiser – Kitchen Aid Small Appliances Global Senior Quality Manager – era soddisfatto e impressionato dal risultato. Keiser ha affermato:

“La mia esperienza con la Bruschi è stata un percorso molto gratificante. Fin dai primi giorni del progetto, durante i quali si doveva procedere alla selezione di un fornitore con dipendenti, metodi e processi di produzione altamente competenti e performanti, per me era chiaro che la Bruschi sarebbe stata una scelta vincente. Il suo team è dedito alla prospettiva di alta qualità alla quale è associato il nostro brand”.

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La storia dell’analisi VA/VE

Nel 1961 l’ingegnere americano Lawrence D. Miles, nel suo libro “Tecniche di analisi e ingegneria del valore”, scriveva:

“L’analisi del valore è un sistema di risoluzione dei problemi che si applica tramite l’uso di una specifica serie di tecniche, di conoscenze e di capacità acquisite. È un metodo creativo organizzato, il cui scopo è un’efficace identificazione dei costi superflui, cioè di quei costi che non forniscono né qualità, né utilizzi, né longevità dello strumento, né estetica, né vantaggi per il cliente.”

La VA/VE si è sviluppata già nelle prime fasi di sviluppo della tecnica moderna: il suo scopo principale era di aumentare il valore, piuttosto che di ridurre i costi. Per questo motivo era necessario poter analizzare il valore. Lawrence D. Miles proseguiva dicendo:

“L’analisi del valore può favorire tutti i rami dell’ingegneria di impresa – produzione, acquisti, marketing e management – assicurando risposte migliori per i loro problemi specifici nel soddisfare le richieste del cliente con costi di produzione ridotti. Solitamente, oltre il 15 – 25 per cento dei costi di produzione possono essere tagliati senza nessuna riduzione del valore offerto ai clienti, attraverso l’uso di questo sistema di risoluzione problemi in aree decisionali importanti.”

Value Analysis / Value Engineering: definizioni

Analisi del Valore – VA

Che cos’è il valore?

Diverse persone risponderebbero a questa domanda in modi diversi. In generale però il valore di un prodotto può essere dato dalle performance delle sue funzioni o dalle sue qualità estetiche. In sintesi, si potrebbe quindi dire che alte performance, capacità, valore emozionale e stile rapportati ai costi sono ciò che solitamente viene considerato valore.

Perciò, Valore = Funzione / Costi

L’analisi del valore è un metodo standardizzato, creato da un team con competenze di diversi settori, che mira ad identificare i costi più bassi e ad assicurare il miglior funzionamento di un prodotto, sistema o servizio. Fare un’analisi del valore significa definire le funzioni di un prodotto e la proporzione tra valore e costi, al fine di trovare opportunità di risparmio.

Ingegneria del valore – VE

Come detto precedentemente, l’analisi del valore è l’applicazione di diverse tecniche per identificare le funzionalità di un prodotto o servizio e offrirli al minor costo.

Invece, l’Ingegneria del Valore si applica alla fase di progettazione. Questo metodo è solitamente utilizzato per i nuovi prodotti e per questo vengono applicati gli stessi principi e tecniche necessari nelle fase di pre-produzione, come lo sviluppo del concetto, la progettazione e la prototipazione.

Riassumendo, VA/VE è un metodo ordinato e sistemico per diminuire i costi di produzione – aumentando di conseguenza il valore calcolato tramite formula Valore = Funzione / Costi –
di un prodotto, un sistema, un processo, una procedura, un piano, un macchinario o un servizio. L’analisi delle funzionalità è oggetto della VA, poiché il suo scopo è di identificare le funzioni del prodotto e di metterle in relazione con i costi e il prezzo; la valutazione del design e della costruzione viene effettuata tramite VE con l’obiettivo di eliminare quegli elementi che non contribuiscono alla funzione del prodotto.

La funzione del prodotto non deve essere concepita unicamente come utilizzo finale o pratico: essa può includere anche fattori estetici, oppure l’unione dei due secondo i dettami della filosofia della bellezza funzionale: questa teoria si basa sulla coesistenza di estetica e performance. Ciò che conta nella stesura di un VA/VE è che la funzione sia chiaramente definita, in modo tale da poter essere analizzata nel dettaglio e sottosegmentata per facilitare l’analisi dei punti da migliorare.

Nel caso siate interessati all’argomento della bellezza funzionale, sappiate che Bruschi terrà una conferenza sull’argomento: clicca qui per saperne di più.

Nella VA/VE la funzione di un prodotto o servizio, definita dai clienti per andare incontro alle loro necessità, è identificata, il valore economico per quella funzione è stabilito, le specifiche performance e affidabilità sono fornite al più basso costo del ciclo di vita.

Tramite applicazione di una VA/VE è possibile aumentare la soddisfazione del cliente e incrementare il valore dell’investimento.

Anche i design migliori e innovativi possono invecchiare, diventando superati e poco competitivi: in questi casi la VA/VE può aiutare sia i clienti che i fornitori nel trovare e ottimizzare eventuali disallineamenti tra prodotti, componenti, sistemi, progetti e funzioni poco performanti.

Una corretta divisione tra le funzioni necessarie e superflue di un prodotto portano ad uno sviluppo creativo di metodi alternativi per ottenerli – come richiesto dai clienti – al prezzo più basso.

La VA/VE permette ad un’azienda di evidenziare le aree che necessitano di miglioramenti, con un metodo standardizzato che genera le idee e le alternative, aumentando considerabilmente il valore dei beni e dei servizi.

Un progetto completato con la tecnica VA/VE è più efficace e ottiene un successo maggiore di un progetto sviluppato senza questa tecnica, perché gli obiettivi e le richieste sono studiati in un’ottica cliente-centrica. Le possibili applicazioni della VA/VE per identificare le potenziali aree di risparmio sono pressoché illimitate, dato che possono essere usati per migliorare la qualità, incrementando l’efficienza e riducendo rischi e costi.

VA/VE applicazione e passaggi principali

Secondo i principi di “Tecniche di analisi e ingegneria del valore” ci sono diverse fasi nella VA/VE:

• Acquisizione di informazioni complete ed esaustive e miglioramento delle ipotesi
• Analisi profonda e dettagliata: in che direzione sembrano condurre i dati ottenuti? Quali sono i problemi specifici che, una volta risolti, porteranno a importanti benefici in termini di costi?
• Attività mentale creativa, nella quale tutti i giudizi sono temporaneamente sospesi per creare le basi di diverse soluzioni per ciascuno dei problemi rilevati nelle analisi precedenti
• Attività mentale di giudizio, in cui i diversi risultati del pensiero creativo vengono scandagliati alla ricerca di idee che permettano di minimizzare gli svantaggi, massimizzando i vantaggi in modo tale da soddisfare le necessità di miglioramento dei costi o delle operazioni

Durante la fase di raccolta di informazioni, il progetto e i suoi requisiti vengono analizzati e successivamente l’analisi della funzione studia i possibili miglioramenti. Nella fase creativa, vengono accumulate le idee per migliorare le performance: della lista risultante, solo una piccola parte verrà scelta in modo da trovare l’idea con il miglior potenziale per il raggiungimento dell’obiettivo. La fase successiva è lo sviluppo di alternative e la loro presentazione ai decisionisti e, infine, l’implementazione.

Gli strumenti VA/VE sono estremamente efficaci e talvolta fondamentali per raggiungere obiettivi come la riduzione dei costi, il miglioramento della qualità e la riduzione del time-to-market.

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Design del prodotto

Quando si parla di design del prodotto si pensa immediatamente alla componente estetica, ma essa è solo la parte visibile del complesso processo di design. L’aspetto è infatti inscindibile dalla funzione e dal sistema produttivo scelto, che determinano le regole a cui il designer dovrà sottostare. Il design evolve nel tempo e nella forma andando incontro quindi al gusto estetico dell’epoca, ma è anche vincolato da limiti imposti dal materiale scelto e dallo stato della tecnologia produttiva.

Il gusto estetico o la funzione dell’oggetto sono infatti intrinsecamente legati ai limiti imposti dal sistema produttivo e quindi, in quest’ottica, il metodo di lavorazione si rivela determinante.

La scelta di utilizzare come metodo produttivo la fusione in stampo impone di tenere conto di alcune esigenze, come gli angoli di sformatura, linee di chiusura e punti di estrazione. I vantaggi offerti dall’uso di stampi includono la riproducibilità del pezzo. Allo stesso tempo, a conseguenza di problemi nella fase di raffreddamento si potrebbe avere una riduzione di alcune caratteristiche meccaniche come la robustezza del pezzo, rendendo necessario intervenire tramite una diversa distribuzione del materiale o l’utilizzo di nervature strategiche.

Il processo di design del prodotto per pressofusione è quindi inscindibilmente legato al processo produttivo, rendendo necessario un rapporto tra cliente e fornitore che in questa fase si materializza con un DFM.

Struttura di un DFM

Un documento DFM funge da ponte comunicativo tra il cliente, i designer e i tecnici dell’azienda produttrice. Scopo di questo documento è presentare il prodotto in relazione con la sua produzione e riproducibilità nel tempo. Si tratta infatti di uno studio di fattibilità, ovvero il reparto tecnico dovrà valutare se il design si adatta alla tecnologie a disposizione dell’azienda e la disponibilità di un accordo economico.

Dopo l’analisi possono essere suggerite delle modifiche legate alla funzione produttiva o a migliorie strutturali per aumentare la resistenza del prodotto, senza però intaccare l’aspetto estetico o la funzionalità del prodotto richiesto. Queste richieste vengono incluse nel DMF, che si compone solitamente di questi punti:

• Aree critiche: la sezione in cui vengono evidenziati i punti che necessitano di trattamenti particolari o di modifiche strutturali;
• Area di Deformazione: a causa dell’uso dello stampo, è necessario tenere conto delle forze applicate nel momento dell’estrazione dallo stampo;
• Incongruenze o richiesta di precisazioni riguardo ai disegni;
• Tolleranze;
• Pianificazione delle posizioni degli estrattori;

La documentazione viene quindi trasmessa ai diversi uffici competenti al fine di trovare un accordo che soddisfi sia i requisiti tecnici che quelli estetico-funzionali.

L’utilizzo di uno stampo impone infatti una necessaria discriminazione tra le scelte estetiche e quelle strutturali, ma non sempre le prime dipendono dalle seconde. Ne sono un esempio i segni lasciati dal processo di estrazione, che si presentano come dei piccoli cerchi di uguali dimensioni e vengono solitamente posti sulla superficie interna o in altre posizioni non visibili. Lo stesso si può dire per i segni di iniezione, come l’attacco di colata.

Altre volte è invece l’aspetto tecnico a prevalere, come nel caso degli angoli di sformatura che non possono risultare inferiori a 1°, imponendo quindi cambiamenti al modello o il ricorso ad altri tipi di lavorazione. Un altro esempio sono le nervature di rinforzo, utilizzate per incrementare la resistenza del pezzo a stampa e ridurre il rischio di avvallamenti strutturali, che avrebbero ripercussioni sul piano estetico, ad esempio nelle strutture a cuspide.

O ancora, è possibile alterare il design originale per migliorare la funzionalità del prodotto, ad esempio creando concavità per ridurre o ottimizzare il bilanciamento del peso. La riduzione della massa può portare non solo ad un alleggerimento, ma, grazie alle modifiche della geometria strutturale, anche ad un aumento della resistenza alla sollecitazione meccanica.

Come ottimizzare e velocizzare il processo di stesura di un DFM

Lo sviluppo tecnologico ha rivoluzionato completamente il mondo del design, a partire dalla progettazione: se un tempo era necessario un modellista che fosse in grado, attraverso l’uso delle resine, di trasmutare l’idea dalla bidimensionalità della carta alla tridimensionalità del plastico, ora il procedimento è stato reso più semplice dai programmi di progettazione CAD, dai software di simulazione e da una serie di programmi dedicati per affrontare le più differenti tematiche relative al design del prodotto per pressofusione e mass production. Ad esempio è infatti possibile valutare in breve tempo la producibilità dell’oggetto, per poi consultarsi rapidamente riguarda alle modifiche e sottolineare dubbi o criticità emerse dai disegni.

Per ottimizzare e velocizzare questo processo il fonditore può offrire ai proprio clienti un servizio di co-design, nella fase di creazione del prodotto, che possa allineare già dalle primissime fasi di elaborazione del progetto design del prodotto per pressofusione e mass production. Questa fase è antecedente alla stesura e analisi del DFM ed è composta da una serie di attività che hanno come obiettivo quello di aumentare il valore del prodotto e nel contempo ridurne i costi, sia dal lato del prodotto che dal lato del processo di produzione.

Il co-design è quindi la collaborazione tra il cliente e il die caster in un momento importante nella fase di progettazione del prodotto. Infatti, in questa fase, lo scambio di informazioni e di esperienze consente al fornitore di evidenziare i punti critici richiesti dal cliente, quali quelli estetici, funzionali e strutturali per agire direttamente sui disegni in concerto con il cliente.

Riduzione del peso, nessuna lavorazione secondaria, consulenza diretta per le finiture, l’ottimizzazione dello stampo, riduzione di componenti e di costi per l’assemblaggio sono solo alcuni dei vantaggi in un ciclo produttivo che prevede la progettazione, la fusione, le operazioni di lavorazione e l’assemblaggio. Benefici che permettono di risparmiare tempo, materiale e di evitare costi aggiuntivi.

Nel caso quindi di una stratta collaborazione tra il cliente e il fonditore in termini di co-design nella fase di design del prodotto per pressofusione, la fase di stesura e analisi del DFM sarà più veloce ed ottimizzata. Un disegno già ottimizzato per la produzione, già adattato ai processi di mass production, fornirà al cliente un prodotto finale in linea con le sue attese, con meno rischi e meno scarti.

A seguire un breve schema del processo con l’aggiunta della fase di co-design.

Vantaggi del co-design

Processo convenzionale

Processo co-design

I vantaggi offerti dal co-design sono numerosi: potete trovare più informazioni al riguardo nella sezione dedicata del nostro blog.

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