Progettare un componente in lamiera non significa solo definirne la geometria. Significa anticipare come quel componente si comporterà durante ogni fase della lavorazione.
Il metallo infatti ha delle reazioni specifiche per ciascuna sollecitazione a cui viene sottoposto, e se queste non vengono tenute in considerazione si rischia di avere un manufatto inutilizzabile. E di doverlo rifare daccapo.
Non basta, quindi, un progetto “bello” sulla carta. Ecco i punti critici che un ufficio tecnico deve conoscere prima di mettere mano al CAD.
1. La lamiera non è rigida.
Il primo errore che assolutamente non va commesso è quello di trattare la lamiera come un materiale inerte. In realtà ogni operazione come taglio, piega o saldatura agisce sulla sua struttura fisica. Le tensioni interne cambiano, la geometria si modifica.
Un progetto che non tiene conto di questo produce pezzi che sulla carta sono perfetti, ma in officina non tornano mai. E spesso il problema non è visibile fino a quando il pezzo non è già stato tagliato, momento in cui intervenire ha un costo molto più alto. A volte, paradossalmente, conviene rottamare la lamiera già tagliata e ricominciare daccapo piuttosto che cercare di recuperare un pezzo con una geometria compromessa.
2. Il ritorno elastico della piega va calcolato, non ignorato
Quando si piega la lamiera, il materiale tende a tornare indietro di qualche grado. Questo significa che per ottenere un angolo reale di 90° è necessario piegare leggermente oltre. Di quanto? Dipende dal materiale, dallo spessore, dal raggio di piega.
Se pieghiamo due lamiere identiche ma realizzate con materiali diversi utilizzando lo stesso programma macchina, difficilmente otterremo lo stesso angolo finale. Per questo motivo il materiale deve sempre essere considerato una variabile fondamentale del processo di piega.
Ad esempio, su un acciaio S235 da 2 mm il ritorno elastico può essere di 1-2 gradi, mentre su acciai più resistenti o su leghe di alluminio può arrivare anche a 5-7 gradi e oltre, a seconda delle condizioni di piegatura. Valori apparentemente piccoli, ma sufficienti a rendere un pezzo non conforme, soprattutto su lotti dove la tolleranza è stretta. I valori devono essere parametrizzati e integrati nel disegno, non lasciati all’interpretazione dell’operatore in officina. L’obiettivo infatti non è affidarsi all’esperienza personale del singolo operatore, ma trasformare l’esperienza accumulata dall’azienda in dati tecnici utilizzabili da tutti.
3. Gli scarichi di piega devono essere previsti in fase di progetto
Se gli scarichi di piega non vengono disegnati correttamente, la lamiera in fase di lavorazione può strapparsi, deformarsi sugli angoli o andare in collisione con altre parti della geometria del pezzo.
Un caso tipico è quello di un componente con più pieghe ravvicinate progettato senza scarichi adeguati. Durante la lavorazione, la piega di un’ala va a deformare la geometria adiacente, creando un’onda o uno strappo sull’angolo. Il pezzo è visivamente difettoso, ma soprattutto è fuori tolleranza a livello di dimensioni. Nel peggiore dei casi, poi, una piega può entrare fisicamente in collisione con la parte già formata e il pezzo deve essere scartato.
Tutti problemi che nascono a partire dal disegno, non in officina, e che si risolvono in fase progettuale con pochi accorgimenti (se si sa dove guardare!).
4. La saldatura ritira: il giunto va studiato prima
L’apporto di calore della saldatura causa ritiri nel materiale. Su un pezzo semplice l’effetto può essere trascurabile; su geometrie complesse o su assemblaggi con più cordoni, i ritiri si sommano e il componente finale può risultare deformato rispetto al progetto.
Per limitare questo effetto bisogna scegliere il giunto giusto e progettare la geometria del pezzo in modo che il saldatore possa operare con il minimo calore necessario.
Meglio preferire giunti accessibili rispetto a giunti in posizione difficile che costringono a passate multiple, oppure prevedere delle controdeformazioni nel disegno che compensino il ritiro atteso. In questo modo sarà necessario meno calore, che condurrà a meno deformazione e quindi più fedeltà al progetto originale.
5. La ripetibilità su lotto dipende da come è stato progettato il pezzo
Un pezzo prodotto singolarmente può sembrare perfetto. Il problema emerge quando lo stesso componente deve essere replicato in decine, centinaia o migliaia di esemplari. Se il progetto non tiene conto dei parametri reali di lavorazione, ogni pezzo tenderà a comportarsi in modo leggermente diverso, accumulando variazioni che, sommate, renderanno il lotto non conforme.
Su un lotto di mille pezzi, una gestione approssimativa del ritorno elastico o degli scarichi di piega può generare mille risultati diversi tra loro. Una variabilità inaccettabile per qualsiasi cliente finale, e un costo industriale difficile da giustificare.
Dietro ognuno di questi cinque potenziali errori c’è un concetto essenziale da tenere in considerazione quando si progetta un elemento di carpenteria metallica di precisione: la producibilità reale. Non basta che un pezzo sia ben disegnato, deve essere progettato sapendo già come si taglierà, come si piegherà, come si salderà, e come si comporterà quando verrà replicato cento o mille volte. Ogni scelta fatta sul CAD ha conseguenze dirette in officina, sui tempi, sulla precisione e sui costi. Meglio non dover pagare per scoprirle! Per questo è essenziale assicurarsi di affidare le lavorazioni a un partner che conosce ogni comportamento del materiale al meglio.
In CIM Laser ci occupiamo da oltre sessant’anni di lavorazioni metalliche di precisione. Di conseguenza abbiamo un know-how approfondito e specifico relativo a tutto quanto riguarda il comportamento della lamiera metallica.
Per questo siamo in grado di analizzare i tuoi progetti e di rilevare eventuali criticità, in modo da procedere alla produzione senza problemi. E grazie al nostro Protocollo Perfection, un sistema di lavoro altamente collaudato, ti possiamo assicurare risultati sempre eccellenti.
Guida l’azienda che suo padre creò tanti anni fa con la medesima fame di conoscenza nel campo della lavorazione dei metalli del suo primo giorno in officina. Il suo percorso con CIM Laser è volto alla soddisfazione delle esigenze del cliente apportando il valore aggiunto che solo anni di esperienza sul campo e un costante aggiornamento di mezzi e competenze possono fornire.
