In tema di resistenza meccanica e più in dettaglio di carico di rottura in questo post sarà brevemente definita la funzione dei test di rottura nel controllo della qualità strutturale di pressofusi in zama nel corso della produzione. Sarà inoltre descritto lo strumento utilizzato per l’esecuzione di queste prove atte a garantire il rispetto delle specifiche del componente. Di seguito verrà descritta qualche case study relativa all’argomento principale.

Carico di rottura: prova di resistenza a rottura di un pezzo o di un assieme

Come anticipato il carico di rottura è la forza che è necessario applicare ad un pezzo per provocare snervamento e/o rottura e si misura in mega-pascal, indicato con il simbolo MPa, che è la principale unità di misura della pressione, cioè della forza sull’unità di superfice.

Per procedere con questo test si applica la forza in un punto del pezzo, prestabilito e concordato con il cliente, allo scopo di osservare il carico necessario per provocare la sua rottura o il suo snervamento. In questo modo si può testare la quantità di forza necessaria affinché il pezzo posto in esame perda le specifiche proprietà meccaniche, ovvero la capacità del componente di resistere ai carichi esterni e sia, di conseguenza, inutilizzabile.

Per effettuare questo processo è necessaria una macchina specifica per prove di trazione/compressione da laboratorio.

Questa macchina è quindi estremamente importante perché le prove di resistenza a rottura sono tra gli elementi chiave per la verifica funzionale di un prodotto finito. Spesso infatti singoli componenti pressofusi in zama vengono montati in un ambiente o in un assieme che subisce varie sollecitazioni dall’esterno e queste forze, se non opportunamente considerate ed analizzate, potrebbero compromettere uno o più elementi del sistema mettendo a rischio la funzione del prodotto stesso. Un esempio molto chiaro di questo concetto è certamente il gruppo sterzo di un’automobile che subisce sollecitazioni differenti a seguito di diversi conducenti. I singoli elementi ed il sistema devono necessariamente essere in grado di svolgere la propria funzione senza rompersi anche in caso di forze eccessive applicate da conducenti con stili di guida estremi. Perciò il fatto di evitare la compromissione della funzionalità e quello di garantire la corretta resistenza meccanica dei componenti dello sterzo, costituiscono un fattore di sicurezza essenziale per la persona al volante.

Il carico di rottura: prove reali e simulazioni al computer (FEM)

Questo genere di test può anche essere simulato all’interno degli applicativi CAD (FEM) ma come è noto il processo di pressofusione, anche utilizzando la tecnologia del vuoto, non permette lo stampaggio di pezzi a densità teorica del materiale poiché a seguito del ritiro volumetrico durante il raffreddamento all’interno delle zone del pressofuso a massa maggiore si creano micro cavità, chiamate tipicamente “cavità da ritiro”, che potrebbero compromettere le prestazioni del prodotto in termini di resistenza meccanica. Queste variazioni di densità non sono completamente intercettate dai sistemi software di simulazione i quali possono risultare molto utili in fase di progettazione ma che, in termini di produzione, potrebbero mettere in discussione il raggiungimento delle specifiche richieste a causa dei risultati imprecisi rilevati dal programma di simulazione. Per questa ragione è consigliato utilizzare i programmi di simulazione per definire un’idea di realtà, una linea guida per la produzione e poi, direttamente in fonderia, procedere invece con controlli a campione durante lo stampaggio e verificare nel dettaglio ogni singolo aspetto legato alla resistenza meccanica.

Avere un costante controllo in tempo reale sulla produzione, verificando ciclicamente a campione, è quindi fondamentale per verificare se la produzione è conforme alle specifiche del cliente. Il vantaggio di utilizzare questi strumenti di controllo direttamente in produzione comporta quindi un controllo continuo e la capacità in tempo reale di agire per evitare eventuali interruzioni di linea.

In conclusione

Come abbiamo brevemente osservato precedentemente le prove in produzione del carico di rottura non sostituiscono le simulazioni, ma le affiancano con diversi obiettivi. Si tratta di prove importanti, periodiche durante la produzione, per garantire un processo affidabile e conforme alle specifiche.

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In questo blog post l’obiettivo è quello di immaginare le tendenze e gli scenari futuri di questo processo, dal momento che la pressofusione moderna ha intrapreso un percorso di evoluzione deciso rispetto a qualche decennio fa.

Parlando della pressofusione di zinco del futuro, non si può prescindere dal considerare quelle che sono le opportunità date dai software di simulazione.

La simulazione numerica nella pressofusione di zinco

La simulazione numerica di tutti i processi permette di apportare valore aggiunto all’attività di pressofusione perché consente di ridurre i tempi del time to market, ottimizzando la fase di prove e verifiche e ottenendo quindi un risparmio notevole dei costi.

Normalmente le simulazioni numeriche vengono già considerate per tutto il processo di riempimento (vedi blog post: “Simulazione per pressofusione: studio per la riduzione degli scarti”), ma il loro utilizzo si potrebbe estendere sempre più allo studio generale del comportamento dell’oggetto pressofuso durante la fase di ritiro o nella rilevazione di eventuali tensioni interne, fino ad analizzare ogni possibile anomalia nella sua struttura e superficie.

In questo modo l’approccio all’attività di pressofusione diventa decisamente più strutturato, passando da criteri empirici (o “trial learn”) verso metodologie data-driven, in grado di consentire saving di costi e risorse e di prendere decisioni più consapevoli.

Inoltre, le simulazioni di processo e di prodotto possono servire come base dati per portare la pressofusione di zinco verso la scoperta di nuovi settori di applicazione. In Bruschi, ad esempio, le simulazioni sugli spessori sottili hanno dato risultati utili per diversi campi di utilizzo e anche in ambito automotive, grazie all’attività di simulazione, si sono realizzati nuovi componenti in zinco, che magari senza questo tipo di analisi non sarebbero mai nati.

L’impatto della tecnologia sui nuovi processi di pressofusione

Anche a livello di processi la pressofusione di zinco ha in serbo importanti novità, specialmente in Bruschi, e tutte legate proprio all’apporto della tecnologia alle esigenze operative.

Per sopperire al problema della cavitazione, ad esempio, attualmente si compiono determinate analisi per minimizzarne l’impatto, ma è allo studio l’impiego di simulazioni fluidodinamiche, sempre attraverso software, in modo da poter modificare all’origine il canale di alimentazione e il sistema di flusso per evitare che questo fenomeno danneggi lo stampo.

In riferimento alle nuove tecniche di pressofusione, invece, è al vaglio il tentativo di applicare il processo di iniezione a canale caldo, tipicamente utilizzato nello stampaggio della plastica, alla lega di zinco. Questa tecnica permetterebbe di evitare la generazione della cosiddetta “materozza” (ovvero, il canale di colata), riducendo i costi nella gestione del processo connessi alla sua successiva eliminazione. La quantità di calore risparmiata dalla mancata eliminazione della materozza porterebbe con sé anche conseguenze importanti in ottica green come quelle della produzione di meno CO2 e quindi di un maggior rispetto dell’ambiente.

Anche per quanto riguarda le macchine, il progresso tecnologico permette di avere sistemi sempre più sofisticati per il controllo dei parametri principali del processo di pressofusione, dando anche la possibilità di approfondire le correlazioni tra quelli in ingresso (velocità, pressioni e caratteristiche del profilo di iniezione) con quelli in uscita (peso, bave, qualità superficiale), attraverso l’ausilio di software di analisi statistica di processo.

Infine, segnaliamo gli studi condotti per la produzione di nuove leghe di zinco sostenibili, realizzate esclusivamente attraverso il trattamento ed il riciclo di rottami nuovi di zama derivanti dal processo di pressofusione. Questo tipo di prodotto consente di abbracciare i temi dell’economia circolare, di quello zero waste e del riciclo che fino a qualche decennio fa sembravano utopia, se rapportati al mondo delle fonderie. Per approfondimenti sul tema consigliamo di contattare Bruschi compilando il form al link: https://www.bruschitech.it/contatti/.

I vantaggi della pressofusione in zinco

I vantaggi della pressofusione in zinco, rispetto all’uso di altri materiali come l’alluminio, sono numerosi.

Il primo vantaggio è la maggiore facilità di gestione del trattamento superficiale finale (cromatura, verniciatura…). Questo plus legato all’uso dello zinco è molto utile per tutte quelle applicazioni che devono soddisfare sia requisiti estetici che funzionali (ad esempio, la resistenza alla corrosione) ed è sempre più richiesto sul mercato.

Inoltre, la pressofusione in zinco ha un minor costo di processo, perché lo stampo della lega di zinco dura fino a cinque volte quello dell’alluminio, che viene deteriorato molto più rapidamente a seguito della più alta temperatura di fusione (650° dell’alluminio contro 400° circa della zama).

Poi, il tempo di ciclo del processo è molto più rapido perché lo zinco può essere trattato a camera calda, mentre l’alluminio solo a camera fredda. Rimandiamo al blog post “Pressofusione di zinco: uno sguardo verso il futuro” per la spiegazione tecnica della differenza dei due processi. Quello che qui occorre sottolineare è che il processo a camera calda, utilizzato da sempre in Bruschi per la produzione di componenti in lega di zinco, permette una maggiore rapidità nel processo produttivo e una importante riduzione di lavorazione meccaniche successive alla fase di pressofusione.

In conclusione: il futuro del mercato della pressofusione di zinco

Nonostante la congiuntura economica attuale, il mercato della pressofusione mostra alcune tendenze incoraggianti. Da oggi al 2026 le stime parlano di un incremento globale del 6%, a cui anche il mercato della zama sembra conformarsi.

Sicuramente il progresso tecnologico a cui la pressofusione di zinco sta andando incontro e che passa, come abbiamo detto, per l’uso sempre più crescente di software e tecnologia di simulazione, può contribuire a spostare l’interesse di quei potenziali clienti che abitualmente si rivolgono al mercato della plastica o dell’alluminio verso quello della zama.

Tutto sta nella continua innovazione, che può portare a realizzare oggetti pressofusi in leghe di zinco di qualità elevata dal punto di vista estetico e funzionale e con un saving importante dal punto di vista dei costi di produzione. Bruschi si pone l’ambizioso obiettivo di essere all’avanguardia sul mercato della pressofusione e continuamente recettiva verso tecniche e metodologie nuove da applicare all’operatività di tutti i giorni per contribuire al miglioramento del settore.

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Il processo di pressofusione si divide in due tipologie principali: pressofusione a camera fredda e pressofusione a camera calda. La differenza consiste nel fatto che nel processo a camera fredda il metallo liquido, nella giusta quantità, viene versato ad ogni ciclo in una camera esterna al crogiolo in cui si trova il metallo fuso, mentre nel processo a camera calda la camera di pressione è immersa nel crogiolo in cui si trova il metallo fuso. In questo articolo parleremo del processo a camera calda, che da oltre settant’anni è il processo praticato dalla Bruschi per la produzione di parti in lega di zinco. I principali vantaggi del processo a camera calda consistono in:

• Rapidità del processo produttivo, a seguito della relativamente bassa temperatura di fusione;
• Maggiore durata degli stampi e delle attrezzature;
• Quasi totale assenza di lavorazioni meccaniche successive.

Gli elementi principali del processo di pressofusione a camera calda sono:

• la pressa, con le relative periferiche (robot, centralina termica, attrezzature per l’eliminazione delle materozze);
• lo stampo.

La pressa e i suoi componenti

La pressa si compone principalmente di due parti: il gruppo iniezione e il gruppo chiusura. Sul gruppo chiusura viene installato lo stampo nel quale sono incise le sagome (cavità) da riempire per ottenere i prodotti pressofusi.

Il gruppo iniezione

Il gruppo iniezione è composto dal forno (1) nel quale è inserito il crogiolo (2), dal sifone (3) e dal cilindro di iniezione (5). Nel crogiolo (2), abitualmente riscaldato elettricamente, si trova il metallo liquido (nel nostro caso, trattandosi di leghe di zinco, a 400°C) nel quale è immersa la camera di pressione (8), da qui la definizione “a camera calda”.  La camera di pressione viene riempita per gravità attraverso i fori di rabbocco. Un pistone (4) verticale azionato dal cilindro di iniezione (5) spinge il metallo liquido verso il basso. Il metallo liquido, attraverso un condotto chiamato “collo d’oca” (7), viene così indirizzato verso l’ugello (6) che, essendo in appoggio sullo stampo consente al flusso del metallo di raggiungere le cavità, dette anche impronte, da riempire.

La pressione di circa 30 Mpa (300 bar) applicata sul metallo garantisce il rapido riempimento delle cavità. Infatti il tempo di riempimento delle cavità è uno dei fattori più importanti di cui tenere conto poiché per la buona riuscita del getto è necessario che il metallo non solidifichi fino al completo riempimento della cavità. Si parla infatti di millesimi di secondo e di conseguenza di velocità molto alte nelle zone di ingresso colata, fino a 60 mt/sec.

Il gruppo chiusura

Il gruppo chiusura provvede a tenere serrato lo stampo al momento dell’iniezione tramite un sistema a ginocchiere (4) azionato da un cilindro oleodinamico (2). Si compone di un piano fisso (7) in prossimità del gruppo iniezione e di un piano mobile (5) scorrevole su 4 colonne guida (6). Nella parte posteriore della piastra mobile è fissato il cilindro di estrazione (3) collegato all’elemento mobile dello stampo chiamato “Tavolino di estrazione”.

Lo stampo

Lo stampo si compone di due parti separate del piano di chiusura principale ognuna delle quali contiene parte delle cavità da riempire. La parte fissa (1) ancorata al piano fisso della pressa, e la parte mobile (2), ancorata al piano mobile della pressa. Nelle due metà stampo sono ricavate le cavità (4) da riempire (il negativo del prodotto da ottenere). Nello stampo avviene infatti la fase di raffreddamento e solidificazione. È la fase in cui in pochi secondi il prodotto prende la forma definitiva. Il riempimento avviene attraverso un ingresso sottile circa 0,4 mm che consente di evitare eccessivo testimone sul prodotto. Nel tavolino di estrazione (3) sono fissati i perni estrattori, così chiamati perché, azionati dal cilindro di estrazione, esercitano una spinta sui prodotti solidificati per estrarli dalle cavità dello stampo.

Le apparecchiature periferiche

Al termine della fase di estrazione entrano in gioco le apparecchiature periferiche. L’intero grappolo (o stampata) viene prelevato dal robot (in Bruschi tutte le macchine sono dotate di robot antropomorfi ABB) ed un sistema di fotocellule o telecamere ne controlla la completezza. Il robot deposita poi il grappolo alla fase successiva di eliminazione della materozza e dei canali di colata (alimentazione). Vi sono diverse possibili soluzioni per l’eliminazione delle “materozze”: presse di tranciatura, apparecchiature specifiche per l’utilizzo della movimentazione del robot che simula l’azione umana, o automazioni dedicate.

Pressofusione di zinco: quali prospettive?

La pressofusione moderna è molto diversa da quella di qualche decennio fa. Le attività e le soluzioni che una volta erano affidate alla maestria ed alla abilità dell’operatore sono oggi demandate a sistemi avanzati di controllo del processo gestibili direttamente a bordo macchina ed in remoto. Il progresso tecnologico mette oggi a disposizione macchine dotate di sistemi sofisticati per il controllo dei parametri principali del processo di pressofusione (pressioni, temperature, velocità del metallo e degli azionamenti, tempi di compressione e raffreddamento). L’evoluzione delle macchine di pressofusione va infatti di pari passo con i sistemi avanzati di progettazione. La definizione delle strutture ottimali del prodotto tramite analisi ad elementi finiti porta alla creazione di sagome sempre più complesse e con tolleranze sempre più ristrette che non possono essere realizzate senza l’utilizzo di apparecchiature all’avanguardia.

È perciò indispensabile l’approccio scientifico nella progettazione e pianificazione del processo così come nella soluzione dei problemi produttivi e di qualità sia strutturale sia estetica. Bruschi si è perciò dotata da tempo del programma di simulazione che consente una approfondita analisi di riempimento ed una verifica dei cicli produttivi per la corretta individuazione dei punti di iniezione e l’eliminazione di possibili aree a bassa qualità del pressofuso. Già dagli anni ’80 Bruschi ha costruito e sviluppato il proprio sistema di stampaggio sottovuoto (ad oggi ancora non comune per la pressofusione delle leghe di zinco). Lo stampaggio sotto vuoto consente di ottenere fusioni prive di soffiature per garantire il rispetto dei requisiti sia di resistenza meccanica sia di esigenza estetica.

Le possibilità attuali della pressofusione delle leghe di zinco sono spesso poco conosciute, l’applicazione di adeguate procedure di progettazione e controllo del processo, unite al grado di raffinazione delle leghe, consentono al giorno d’oggi di ottenere risultati inaspettati sia in termini di qualità prodotto che in termini di riduzione dei costi produttivi. Le approfondite analisi delle fasi di solidificazione e raffreddamento danno la possibilità di ottenere un alto grado di precisione nei pezzi ad elevato contenuto tecnico: le attuali conoscenze e possibilità di controllo del processo consentono infatti di ottenere prodotti con precisioni superiori rispetto a quelle abitualmente conosciute e riportate negli attuali standard di riferimento.

Il corretto bilancio termico dello stampo può essere analizzato a fondo con gli strumenti di simulazione e questo dà la possibilità di individuare e correggere le problematiche legate alla produzione di oggetti a spessore molto sottile per ridurre i problemi di peso e di ingombro, ma garantendo la necessaria resistenza del prodotto. Infine, lo studio dei flussi e la conseguente corretta definizione dei canali di alimentazione, nonché dei punti di iniezione e di deflusso, sono indispensabili per il raggiungimento della qualità superficiale necessaria per i prodotti verniciati o trattati galvanicamente. Nella quasi totalità dei prodotti per ogni settore, sia per motivi di protezione, sia per motivi estetici, è previsto un adeguato trattamento superficiale.  Pertanto la comprensione delle criticità dei trattamenti superficiali e l’individuazione di adeguate soluzioni si rendono indispensabili per garantire un processo stabile ed affidabile anche nelle fasi a valle della pressofusione.

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Definizione di articoli in zama per elettromeccanica

L’elettromeccanica è “il ramo delle costruzioni meccaniche che riguarda le macchine e gli apparecchi elettrici, come motori, generatori, veicoli elettrici” (fonte: Elettromeccanica, in Enciclopedia Treccani).  Partendo da questa premessa, sebbene la definizione di elettromeccanica sia molto ampia, in questo post abbiamo preferito concentraci su componenti destinati a macchine utensili che devono avere proprietà che ne consentano le migliori prestazioni in ambienti critici. Rimandiamo ad un altro post invece la trattazione di tutti quegli articoli che, anche se inseriti in apparecchiature elettromeccaniche, sono destinati a prodotti per l’edilizia e non hanno quindi gli stessi requisiti tecnici di resistenza e robustezza che sono invece necessari per i componenti impiegati in ambito industriale.

Proprietà dei prodotti in zama per elettromeccanica

Gli articoli in zama per elettromeccanica hanno numerose proprietà che ne garantiscono il funzionamento in ambienti critici e con sollecitazioni particolari, tra queste ricordiamo:

• Resistenza, durezza e rigidità
• Ottima qualità superficiale
• Schermatura nei confronti dell’interferenza elettromagnetica
• Proprietà anti scintillante
• Fluidità

Analizziamole ora una per una.

Resistenza, durezza e rigidità

La scelta della zama in questo settore è determinata dalle proprietà di resistenza, durezza e rigidità che rendono il materiale adatto a proteggere gli elementi elettrici ed elettronici delle macchine utensili e produttive. Ad esempio, un housing in zama per la protezione dei componenti elettrici ed elettronici, garantisce che gli elementi non vengano rovinati proteggendoli da sollecitazioni ambientali e urti.

Per una panoramica sulle proprietà della zama e delle differenti leghe di zinco consigliamo di leggere l’articolo Le migliori leghe di zinco per la pressofusione a camera calda.

Ottima qualità superficiale

Un altro aspetto rilevante nella produzione di componenti in zama e nel dettaglio di componenti in zama per elettromeccanica è la possibilità di stampare, parola che in gergo è utilizzata per produrre, gli articoli sottovuoto. Stampare sottovuoto garantisce di ottenere componenti dall’ottima qualità superficiale e privi di difetti, come ad esempio le inclusioni di bolle d’aria. Questo è particolarmente importante in un settore come l’elettromeccanica in cui è necessario proteggere i componenti dalle ossidazioni derivanti dall’ambiente in cui operano con verniciature e trattamenti superficiali specifici.

Per scoprire di più sui trattamenti superficiali dei componenti in zama rimandiamo al post Vernici, placcature e altri tipi di rivestimenti superficiali.

Ma come è possibile stampare sottovuoto?

Questa possibilità è data dalla valvola del vuoto per la pressofusione di zinco. La valvola del vuoto per la pressofusione di zinco è una tecnologia inventata nel 1983 in Bruschi che ha permesso all’azienda di acquisire un importante vantaggio competitivo rispetto alla concorrenza. Per conoscere la storia la storia dell’invenzione della valvola del vuoto consigliamo di leggere il post  The history of vacuum valve in zinc die casting.

Schermatura nei confronti dell’interferenza elettromagnetica

Le buone proprietà schermanti nei confronti dell’interferenza elettromagnetica (Electromagnetic Interference, EMI) della zama sono particolarmente importanti laddove è necessario proteggere la strumentazione elettronica. Per questa ragione la zama è particolarmente indicata per la costruzione di case di alloggiamento di schede madri ed altri tipi di componenti elettronici.

Proprietà anti scintillante

La zama è inoltre un materiale anti scintillante, questo la rende adatta ad essere impiegata in ambienti di lavoro in cui le scintille rappresentano un rischio di incendio o di esplosione.

Fluidità

Infine, la fluidità della zama consente di ottenere, direttamente in fase di stampaggio e senza la necessità di lavorazioni successive, componenti dall’elevato grado di dettaglio caratterizzati da sagome che possono essere anche molto complesse. Questa proprietà della zama si rivela quindi particolarmente utile nel caso di componenti assemblati con altri tipi di materiali quali, ad esempio, acciaio e alluminio.

Panoramica di prodotti in zama per elettromeccanica

Analizziamo ora alcuni articoli in zama per elettromeccanica spiegandone funzionalità e caratteristiche salienti. Questo elenco non vuole essere esaustivo, perché sono in fine le soluzioni che si possono realizzare in zama, ma vuole dare un’idea delle possibilità che si possono esprimere con le leghe di zinco.

Protezione per interruttori

In determinati ambienti, come ad esempio gli stabilimenti produttivi o le cabine degli aeromobili, è necessario proteggere gli interruttori per evitare che azionati inavvertitamente. La zama, in questo caso, si rivela un materiale particolarmente indicato perché, a differenza della plastica, non rischia di deformarsi se sottoposta a pressione fornendo così la protezione ideale all’interruttore.

Il prodotto in fotografia, qui riportato in tre varianti cromatiche, serve appunto per proteggere un pulsante. Tutti i particolari sono ottenuti direttamente in fase di stampaggio, senza necessità di lavorazioni meccaniche successive. È tuttavia la qualità superficiale a rendere la zama particolarmente competitiva nella produzione di questo componente: la superficie è liscia e levigata, senza inclusioni d’aria o altri difetti superficiali, e risulta così perfetta per essere verniciata.

Alloggiamento per interruttori

Il prodotto in fotografia è invece un alloggiamento per pulsanti inseriti in un piano comandi. Questo componente ha sia requisiti tecnici e funzionali che requisiti estetici: deve infatti essere in metallo per la robustezza richiesta negli impianti in cui viene installato, ma presenta anche una parte in vista che deve quindi presentarsi priva di difetti superficiali. Anche in questo caso, viste le necessità del cliente, come nel caso della protezione per interruttori, è stata quindi adottata la tecnologia del vuoto. La valvola del vuoto si rivela poi fondamentale nella realizzazione dei dettagli che permettono l’inserimento dell’alloggiamento nel piano comandi. Il trattamento superficiale di questo prodotto è la nickelatura, un trattamento sia estetico che protettivo.

Attuatori di fine corsa e pressostati

Sia gli attuatori di fine corsa che i pressostati sono dei componenti con elementi in zama destinati a macchine utensili ed automazioni. Gli attuatori di fine corsa, come è reso evidente dal nome, servono a produrre un output in reazione alla fine della corsa di un componente. Hanno quindi un campo di applicazione molto ampio e possono essere installati in automazioni di vario tipo. I pressostati invece misurano la pressione di un liquido all’interno di un sistema, e vengono quindi installati su strumentazioni che richiedono pressioni specifiche come alcuni tipi di freno e macchine utensili.

Nell’immagine di sinistra è riportato un attuatore di fine corsa mentre nell’immagine di destra un pressostato.

Per entrambi i componenti la scelta della zama è determinata da specifiche simili a quelle dei prodotti menzionati precedentemente. Agli articoli in zama per elettromeccanica è infatti richiesta robustezza e resistenza in ambienti critici. La robustezza è fondamentale per proteggere la componentistica elettronica e meccanica ospitata all’interno del prodotto, mentre la resistenza in ambienti critici viene raggiunta attraverso specifici trattamenti superficiali. Nel caso di questi prodotti, dopo una prima cromatazione, è stata scelta una vernice a polvere e la resistenza dei componenti alle sollecitazioni ambientali è stata misurata attraverso il test a nebbia salina.

Come per i prodotti illustrati in precedenza, inoltre, sia per ottenere la qualità superficiale necessaria ad una deposizione ottimale delle vernici sia per la realizzazione dei piccoli dettagli richiesti dalla geometria dell’oggetto la tecnologia utilizzata è quella della valvola del vuoto.

Conclusioni

Come abbiamo potuto vedere le applicazioni degli articoli in zama per elettromeccanica sono numerose. Infatti, l’elettromeccanica è un settore che, a vari livelli, può beneficiare delle caratteristiche dei prodotti in zama, sia per quanto riguarda la produzione di case o custodie protettive sia per quanto riguarda la realizzazione di elementi funzionali come gli attuatori di fine corsa e i pressostati. Come precedentemente definito le leghe di zinco hanno caratteristiche che le rendono materiali poliedrici: abbiamo visto solo qualche esempio di come è possibile utilizzarle nel campo dell’elettromeccanica, ma le possibilità sono molte e molte di più.

Contattaci per discutere di come i componenti in leghe di zinco possono essere elementi importanti nel settore dell’elettromeccanica, compila il form o visita la nostra pagina Contatti.

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L’industrializzazione del prodotto nella pressofusione di zinco

Industrializzare il prodotto significa affrontarne la progettazione dell’intero processo tenendo conto delle specifiche funzionali, qualitative ed estetiche del cliente e della tecnologia costruttiva, che in questo caso è la pressofusione a camera calda di leghe di zinco.

L’industrializzazione del prodotto è quindi un percorso complesso e composto da varie fasi in cui intervengono diversi reparti aziendali. Analizziamo allora il delicato processo che conduce alla mass production.

DFM

Già in fase di RFQ (Request For Quotation), quindi ancora nella fase commerciale, il progetto proposto dal cliente viene valutato ed analizzato al fine di presentare un’offerta. Successivamente, una volta terminato il processo di vendita e arrivato l’ordine del cliente, vengono intraprese le attività più sostanziali e verticali al progetto, come per esempio la fase di co-design in cui gli uffici tecnici di cliente e fornitore lavorano all’unisono per ottimizzare il prodotto.

Lo studio intrapreso sul prodotto, il co-design di cui accennato precedentemente, permette così di proporre una serie di attività che abbiano come obiettivo l’aumento del valore e la riduzione dei costi, sia per quanto riguarda il prodotto sia dal punto di vista del processo di produzione. Il lavoro condotto a livello di co-design culmina con la stesura del Design For Manufacturing, chiamato in gergo tecnico DFM, un documento che definisce le sagome più adatte al processo produttivo del pressofuso e le attrezzature necessarie nelle varie fasi del processo produttivo: stampo, automazioni, frame per trattamenti superficiali e altre ancora.

Per una definizione di DFM approvata dalla comunità scientifica e per altre informazioni correlate consigliamo di visitare il sito web della Society of Manufacturing Engineers.

È importante sottolineare come le modifiche proposte in questa fase non solo riguardino l’aspetto estetico o la funzionalità del prodotto, ma anche la risoluzione delle problematiche emerse in fase di studio: siano queste di produzione o relative ai requisiti del prodotto in tema di qualità. Queste infatti possono essere a livello del prodotto, ad esempio aree critiche e di deformazione o tolleranze troppo ristrette, o a livello di processo, potrebbe per esempio essere necessario trovare delle soluzioni alternative per la configurazione degli estrattori dello stampo.

Per un approfondimento sul DFM si consiglia di leggere l’articolo Design del prodotto per pressofusione: ottimizzare il DFM.

Kick off

Una volta terminata questa fase iniziale arriva il momento di riunire per una seconda volta tutti gli attori del processo con un meeting chiamato kick off. Il kick off è il momento del lancio, tipicamente si tratta di una riunione convocata dal Project Manager in cui tutti i reparti coinvolti nella realizzazione del progetto si riuniscono per discutere insieme gli aspetti produttivi. Nel corso della riunione, condotta dal Project Manager, intervengono

• Progettazione: evidenzia gli aspetti critici del prodotto e le soluzioni individuate a livello progettuale
• Qualità: sulla base delle osservazioni dei designer individua gli elementi sui quali dovrà focalizzare la propria attenzione e il tipo di analisi che sarà necessario effettuare per garantire il rispetto delle specifiche del cliente
• Produzione: valuta gli aspetti tecnici del processo produttivo e le relative criticità, stabilendo macchine, automazioni e processi necessari alla realizzazione del prodotto
• Logistica: valuta le modalità o le criticità relative alla gestione del magazzino e alla spedizione della merce presso il cliente
• Ufficio commerciale e marketing: presidiano la comunicazione con il cliente in ogni fase della vita del progetto fornendo feedback sullo stadio di avanzamento dei processi

Il kick off è un momento molto importante perché al termine dell’incontro tutti i reparti sono pronti ad agire in concerto per il buon esito del progetto. Al termine del kick off è quindi possibile dare avvio alla costruzione delle attrezzature necessarie per la produzione.

Campionatura

Durante la fase di campionatura vengono realizzati i primi campioni, definiti first off tool. È in questa fase che si procede alla prova dello stampo di pressofusione e di tutte le attrezzature che serviranno in fase di produzione di massa.

Tutti i reparti produttivi concorrono alla valutazione dei campioni che sono in seguito inviati al cliente per l’ottenimento del benestare.

I campioni consentono di verificare la conformità dei prodotto alle specifiche del cliente e le analisi necessarie sono condotte dal reparto qualità e successivamente dal cliente.

I campioni, oltre al processo di pressofusione, possono subire trattamenti di vario tipo. In alcuni casi al cliente sono inviati campioni grezzi, in altri casi invece si rendono necessarie lavorazioni meccaniche o trattamenti superficiali.

Nel caso di campioni trattati superficialmente sono coinvolti fornitori esterni. In questo caso diventa necessario effettuare le verifiche sui prodotti in arrivo dai fornitori e conseguentemente su quelli in consegna verso il cliente. È importante infatti presidiare la qualità lungo tutta la supply chain in modo da garantire al cliente prodotti sempre conformi e che abbiano superato rigorosi controlli.

Pre-serie

Se la campionatura è volta all’analisi della qualità e delle dimensioni dei campioni la pre-serie permette invece di verificare, su scala ridotta, la rispondenza agli standard individuati per il processo produttivo.

In fase di pre-serie infatti i prodotti vengono realizzati con tutte le tecniche e i processi che verranno intrapresi in fase di produzione di massa consentendo la verifica del tempo ciclo, della capacità produttiva dello stabilimento e del rispetto dei parametri previsti in fase di progettazione.

Poiché le tirature della pre-serie sono limitate e a volte il prodotto o lo stampo devono essere sottoposti a modifiche, nel campo della pressofusione di leghe di zinco è consigliabile effettuare la pre-serie, e la precedente campionatura, con degli stampi prototipali. Gli stampi prototipali non hanno la durata di vita degli stampi destinati alla produzione di massa ma si prestano più facilmente all’esecuzione di interventi di modifica.

Importanza della collaborazione

Abbiamo quindi visto come nell’industrializzazione del prodotto intervengano expertise appartenenti a diversi reparti aziendali a diversi livelli e in diverse fasi del processo. I legami operativi tra i diversi reparti diventano in questa fase particolarmente evidenti e sono determinanti nelle funzioni di coordinamento, timing, gestione delle risorse e project management.

In fase di industrializzazione, poi, la collaborazione travalica i confini dell’azienda per arrivare a coinvolgere clienti e fornitori. Il processo di co-design avviene infatti solamente in concerto con il cliente ed è grazie alla collaborazione con quest’ultimo che è possibile stabilire strategie mirate alla riduzione dei costi e all’ottimizzazione del prodotto.

Anche la collaborazione con i fornitori diviene fondamentale perché è solo attraverso un monitoraggio attento dell’intera filiera produttiva che è possibile garantire la qualità dei prodotti ed ottenere il benestare del cliente.

 Conclusioni

In questo breve articolo abbiamo descritto le fasi che precedono la produzione di massa di un componente, soffermandoci poi sulla collaborazione che è necessaria per la buona riuscita di qualsiasi progetto, soprattutto in una fase delicata come quella dell’industrializzazione del prodotto.

In conclusione riteniamo importate sottolineare come, in questo processo, il Project Manager sia una figura cardine che deve monitorare costantemente i processi e l’apporto di ogni reparto verificando che, tappa per tappa, siano eseguiti tutti i passaggi necessari. È solo attraverso la giusta coordinazione che, lungo un percorso articolato e composto da numerosi passaggi, è possibile infatti raggiungere l’obiettivo nel più efficiente e migliore dei modi.

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Spessore minimo ottenibile

La caratteristica delle leghe di zinco che consente di ottenere spessori particolarmente sottili è la proprietà di scorrimento. Grazie a questa proprietà, utilizzando le leghe di zinco, è possibile raggiungere uno spessore minimo di media di 0,4 mm: un valore estremamente basso se comparato con il relativo spessore minimo ottenibile dell’alluminio, come riportato nella tabella sottostante:

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Il valore degli spessori sottili ottenibili con le leghe di zinco tramite il processo di pressofusione è determinato da diversi fattori, quali la geometria dell’oggetto e la sua estensione superficiale. Un ulteriore fattore che influisce sul valore dello spessore sottile è la distanza tra lo spessore sottile e il punto di iniezione: minore è la distanza tra lo spessore e il punto di iniezione, minore è il valore di spessore sottile ottenibile.

Grazie alla proprietà di scorrimento e alla possibilità di raggiungere un alto grado di precisione, le leghe di zinco consentono di produrre componenti che non necessitano di ulteriori lavorazioni meccaniche a seguito del processo di pressofusione, poiché già da grezzi sono caratterizzati da finiture precise e, appunto, spessori sottili.

I vantaggi degli spessori sottili

Perché, dunque, la capacità di ottenere spessori sottili costituisce un valore aggiunto nella produzione di un pressofuso?

Di seguito sono riportati i principali vantaggi che scaturiscono dal raggiungimento di spessori sottili, sia relativamente alle caratteristiche del prodotto che in termini di risparmio di costi ed energia:

1. Riduzione di peso dell’oggetto
2. Riduzione di dimensione dell’oggetto
3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio
4. Resistenza
5. Risparmio energetico
6. Cost saving

1. Riduzione di peso dell’oggetto

La riduzione di peso del prodotto, a parità di funzionalità, è uno dei principali benefici apportati dal raggiungimento di spessori sottili in pressofusi in leghe di zinco. In alcuni settori, ad esempio nell’industria automotive, avere la possibilità di ridurre il peso di un prodotto e di preservarne allo stesso tempo la funzionalità consente di ottenere vantaggi in termini di efficienza; questo è particolarmente vero nel caso di specifici componenti, come ad esempio maniglie e tettucci apribili.

Grazie alla libertà di design offerta dalle leghe di zinco il produttore di pressofusi può, partendo dal disegno originale, studiare e analizzare la geometria del prodotto e collaborare con il cliente per la definizione delle sezioni che possono subire una riduzione di spessore senza intaccare, ma anzi aumentando, la funzionalità del componente. La cooperazione tra cliente e fornitore, un servizio definito co-design, può così portare allo sviluppo di soluzioni innovative che incrementino le performance del prodotto ottenendo, al contempo, una riduzione di costi data dall’inferiore quantità di materia prima impiegata.

La percentuale di riduzione di peso di un componente è ovviamente variabile, poiché dipende dalle caratteristiche di ogni singolo prodotto. Partendo dal progetto originale e arrivando al progetto ridefinito in concerto con il cliente, in alcuni casi è però possibile ottenere una riduzione di peso che arriva fino al 50%: una percentuale di notevole importanza e difficilmente raggiungibile impiegando altri materiali.

Per ulteriori informazioni sulla riduzione di peso dei pressofusi, clicca sul seguente post: Vantaggi del co-design: alleggerimento mirato

2. Riduzione di dimensione dell’oggetto

La riduzione di peso non è l’unica variabile importante per la funzionalità di un prodotto, anche la dimensione assume una grande rilevanza; soprattutto nel caso di quelle apparecchiature cui lo sviluppo tecnologico richiede dimensioni sempre più ridotte.

Attraverso il processo di co-design il fornitore di pressofusi in leghe di zinco studia con il cliente degli interventi volti ad ottenere questa ottimizzazione, individuando le aree della sagoma del prodotto che possono subire una riduzione di spessore.

In particolare, i prodotti con funzione di carter, ad esempio i connettori utilizzati nel settore elettronico, necessitano di spessori sottili per poter essere maggiormente funzionali. Infatti questi prodotti contengono al loro interno altri contenenti ed è quindi necessario, per evitare problematiche di ingombro, che le loro pareti siano il più sottili possibile. Inoltre, per questo tipo di componenti, le leghe di zinco risultano una scelta vincente: non solo, infatti, raggiungono spessori sottili, ma riescono anche a mantenere invariate quelle proprietà di schermatura elettromagnetica che sono estremamente importanti per l’industria elettronica.

Sempre relativamente a prodotti carter, come carter per serramentistica, laddove la funzione meccanica non è primaria, la zama risulta ottimale poiché permette di ottenere spessori sottili con sagome complesse e particolari. Solitamente questa tipologia di prodotto viene realizzata utilizzando come materia prima la lamiera, un materiale altamente elastico che, lavorato con il processo dell’imbutitura, può raggiungere spessori estremamente sottili. Tuttavia la lamiera imbutita, al contrario delle leghe di zinco, non offre libertà di design poiché non consente di ottenere le sagome particolari che possono invece essere realizzate tramite il processo di pressofusione.

Per poter visionare un esempio di prodotto carter che, grazie al co-design, ha raggiunto una riduzione di dimensione e spessori più sottili, con conseguente risparmio per il cliente, puoi guardare questo video.

3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio

Come anticipato, con il processo di pressofusione dello zinco è possibile ottenere prodotti con un alto grado di precisione e geometrie complesse. Spesso queste geometrie presentano numerosi dettagli di piccole dimensioni, come ad esempio le articolate nervature che caratterizzano prodotti quali connettori e dissipatori.

Nel processo di pressofusione, grazie alla riduzione degli spessori che si riesce ad ottenere, questi dettagli vengono realizzati con estrema accuratezza, garantendo precisione dimensionale e aumentando l’efficienza del prodotto. L’ottenimento di spessori sottili, in questa tipologia di prodotti, è un valore aggiunto anche perché conferisce al componente un elevato grado di elasticità che agevola i sistemi di assemblaggio e di bloccaggio. Test condotti su campioni a spessore sottile in leghe di zinco hanno infatti evidenziato risultati comparabili a quelli delle materie plastiche: in particolare, il modulo di flessione dei campioni in lega di zinco è risultato essere superiore a quello del nylon 6.

4. Resistenza

L’ottenimento di spessori sottili non determina un calo di resistenza del componente: al contrario, un prodotto a spessore sottile in leghe di zinco presenta una microstruttura densa a grana fine che è dotata di proprietà meccaniche superiori rispetto a quella di prodotti con spessori maggiori.

Durante il processo di pressofusione il rapido raffreddamento superficiale genera ciò che viene comunemente definito “pelle di fonderia”, uno strato superficiale di circa 0,2-0,3 mm a struttura fine. I risultati di test su campioni in lega di zinco pressofusa a spessore sottile sottoposti a prove di fatica hanno dimostrato il vantaggio conferito dalla “pelle di fonderia”. Infatti, in un pressofuso a spessori sottili la microstruttura densa a grana fine è percentualmente maggiore rispetto alla massa totale del pezzo, e questo conferisce maggiore resistenza al componente.

Inoltre, ulteriori test su pressofusi a spessore sottile, hanno evidenziato valori di resistenza a fatica notevolmente superiori a quelli riportati in letteratura per leghe di zinco trattare con tecnologie diverse dalla pressofusione.

5. Risparmio energetico

L’ottenimento di spessori sottili e la creazione di componenti dotati di questa caratteristica consentono di ridurre la quantità di energia utilizzata nel processo produttivo.  Lo spessore sottile, infatti, implica una riduzione della quantità di materia prima utilizzata e ciò si traduce, in primo luogo, in una minor quantità della materia prima da rifondere.

Inoltre, il componente a spessore sottile ha tempi di raffreddamento ridotti e ciò consente, oltre ad un risparmio energetico relativo al funzionamento delle macchine di produzione, un efficientamento energetico dell’intero processo e una conseguente riduzione dei tempi produttivi.

6. Riduzione dei costi

L’impiego di una minor quantità di materia prima, la maggiore efficienza energetica, la velocizzazione del processo produttivo e la diminuzione di peso e di ingombro, con il conseguente risparmio nei costi di trasporto, sono tutti fattori che consentono una notevole riduzione dei costi di produzione. Il risparmio economico derivato dalla produzione di componenti a spessori sottili si traduce così in un grande vantaggio non solo per il produttore ma anche per il cliente.

La pressofusione di zinco rappresenta quindi una tecnologia competitiva dal punto di vista economico, permette infatti di ottenere spessori sottili ed è la scelta ideale per la produzione di componenti leggeri e resistenti, caratterizzati da sagome complesse e dettagliate.

Per un’overview sui prodotti realizzati in Bruschi, tra i quali figurano prodotti realizzati con la pressofusione di zinco a spessori sottili, clicca qui

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