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Ingegneria meccanica

Quasi nessun altro settore è così importante e versatile come l'ingegneria meccanica. Questo ramo produce macchinari motorizzati e non, utensili e attrezzature, sistemi di trasporto e apparecchi per l'industria automobilistica.

Altrettanto diversificate sono le possibilità di applicazione e quindi i requisiti per l'aria compressa. Viene utilizzata ad esempio per gli utensili e i paranchi ad aria compressa, nei processi di raffreddamento, nel trattamento delle superfici, per la pulizia o come aria respirabile.

Per garantire una produzione efficiente, nell'ingegneria meccanica sono fondamentali processi particolarmente affidabili e stabili. L'efficienza energetica e la quantità di emissioni di gas serra (carbon footprint) stanno diventando sempre più importanti. È quindi necessaria una progettazione personalizzata per il trattamento dell'aria compressa, a seconda dell'applicazione e delle condizioni ambientali d'impiego.

In caso contrario, si rischiano guasti agli impianti e scarti di prodotto, elevati costi energetici e operativi, nonché la riduzione della durata utile dell'impianto.

Applicazioni nel settore dell'ingegneria meccanica

Azionamento
air tool

Energia di azionamento

Nell'ingegneria meccanica, gli utensili ad aria compressa sono spesso preferiti agli utensili elettrici a causa della loro maneggevolezza e del peso ridotto, e perchè non necessitano di alimentazione elettrica. Alcune applicazioni richiedono aria compressa come energia di azionamento, che non richiede un'elevata qualità dell'aria: spesso è sufficiente installare un essiccatore a bassa temperatura e un filtro. Tuttavia, è importante progettare correttamente il trattamento per evitare inutili costi energetici.

L'aria compressa è usata ad esempio per pulire le postazioni di lavoro, le attrezzature e i macchinari: quando l'aria viene rilasciata attraverso un ugello speciale, viene creato un flusso d'aria rapido e forte. Con questo flusso d'aria si possono spazzare via liquidi o particelle.

L'ingegneria meccanica senza robotica oggi è quasi impossibile: i robot infatti forniscono supporto in processi come saldatura, assemblaggio, presa e alimentazione. Qui sono necessari componenti pneumatici su robot di movimentazione fissi o mobili e l'aria compressa ricopre un ruolo importante nel comando e nell'azionamento dei robot.

Tra le altre applicazioni ad aria compressa ci sono, ad esempio:

  • trapano di precisione

  • martello pneumatico

  • freno pneumatico

  • molatura, lavorazione della lamiera e avvitamento

Respirazione

Aria respirabile

In molte aree di produzione, le attività vengono svolte in ambienti pieni di polvere, vernici e altre sostanze molto più pericolose. Qui è importante proteggere i lavoratori dall'inalazione di aerosol e polveri sottili e dai relativi rischi per la salute. Al personale viene fornito un respiratore con gas respirabile o devono addirittura indossare, come gli astronauti, tute protettive assolutamente ermetiche. Per risparmiare spazio, l'aria compressa viene spesso conservata in bombole utilizzando compressori di respirazione. Per l'uso come gas respirabile, l'aria compressa deve soddisfare criteri di elevata purezza. Gli unici valori limite relativi al tenore di olio residuo e al grado di essiccazione sono specificati dalla norma DIN EN 12021.

Aria fredda/calda
lasercutting

Aria fredda o calda

Il raffreddamento e il riscaldamento con aria compressa avvengono con l'aiuto di un cosiddetto tubo a vortice, in cui i gas possono essere separati per rotazione in flussi caldi e freddi. Successivamente, questi gas fuoriescono attraverso fori di dimensioni diverse in base al loro stato di temperatura.

Se l'aria compressa è già disponibile nello stabilimento, si consiglia di utilizzarla per questa applicazione perché è una soluzione molto conveniente. Ad esempio, nel taglio dei metalli l'aria compressa può essere impiegata per il raffreddamento di una perforatrice o di un tornio, poiché si elimina la necessità del liquido refrigerante aderente e la relativa pulizia.

Sigillatura

Aria di sigillatura/sbarramento

L'aria compressa può essere utilizzata per la sigillatura senza contatto di apparecchiature e dispositivi: in tal modo, le cavità vengono sigillate senza attrito e usura. È importante, soprattutto nell'ingegneria meccanica, proteggere i componenti e le superfici molto sensibili da polvere, sporco o umidità: questo è possibile posizionando le cosiddette barriere d'aria sulle superfici.

L'aria compressa può anche essere utilizzata per controllare le guarnizioni e le perdite.

Superfici

Trattamento delle superfici: sabbiatura ad aria compressa e verniciatura

Nei trattamenti delle superfici, l'aria compressa può essere utilizzata per applicare abrasivi e nebulizzare vernici: la sabbiatura ad aria compressa o la normale sabbiatura è descritta come il trattamento superficiale di un materiale o di un pezzo da lavorare per azione di un agente abrasivo. La sabbia è ad esempio utilizzata come abrasivo contro la ruggine, lo sporco, la vernice, le incrostazioni e altri inquinanti o per lavorare le superfici mediante opacizzazione.

Quando si vernicia con aria compressa, è necessario assicurare un'elevata classe di purezza dell'aria e che vengano rispettati i valori limite relativi al contenuto di particelle, aerosol e vapori d'olio, nonché sostanze contenenti silicone e condensa. Inoltre, non devono esserci sostanze che compromettono la bagnatura delle vernici (PWIS = Paint-Wetting Impairment Substances).

Stampa 3D

Stampa 3D

I processi di produzione additiva e la stampa 3D acquisiscono un’importanza sempre maggiore nell’ingegneria meccanica, non solamente quando si tratta di costruire prototipi, bensì anche come reale tecnologia produttiva integrativa. Le possibilità d'impiego della stampa 3D ovvero della produzione additiva sono applicabili in molti settori, come ad esempio quelli di produzione della plastica e del metallo.

Per quanto riguarda la stampa 3D, esistono diversi metodi e approcci produttivi degli oggetti tridimensionali. Tuttavia, non in ciascuna procedura è necessaria aria compressa. Ad esempio, l'aria compressa si usa nelle procedure laser (SLS e SLM), nell’ambito delle quali l’aria compressa viene guidata tramite un generatore al fine di produrre azoto in modo conveniente. Il gas protettivo acquisito in questo modo viene pressato all’interno dell’area di lavoro, al fine di proteggere il materiale stampato dall’ossidazione.

Inoltre, quasi tutte le stampanti 3D richiedono determinati lavori successivi, dove la corrispondente procedura e l’impegno a ciò collegato possono variare molto di volta in volta. Per alcune procedure è sufficiente rimuovere i residui di polvere con aria compressa e immergere i componenti in acqua, mentre per altre sono necessarie operazioni più complesse come il distaccamento di strutture polimeriche di supporto.

Un aspetto sostanziale, che spesso viene trascurato, è l’influsso dell’aria compressa sulla qualità del prodotto e come causa di tempi di fermo. Infatti, particelle, umidità e vapore d’olio nell’aria compressa possono disturbare la procedura di stampa e danneggiare la qualità del prodotto.

Referenze

Applicazioni

lasercutting

Raffreddamento di macchine da taglio a laser mediante aria compressa

Horstmann di Verl si affida all'aria compressa non lubrificata e trattata con BEKOKAT per il raffreddamento delle macchine da taglio a laser. L'aria compressa qui utilizzata è l'aria di processo che viene a diretto contatto con il laser.

glashütte

Trattamento dell’aria compressa nella produzione del cristallo

Stölzle Lausitz GmbH con sede nella città sassone di Weisswasser è una delle vetrerie leader in Germania. Nei suoi processi di produzione, l'aria compressa secca è la fonte di energia più importante. Ciò si ottiene con un essiccatore a bassa temperatura DRYPOINT RA.

schaumstoffdichtung

Aria compressa per una schiuma sigillante efficace

Quando si producono schiume sigillanti, è indispensabile impiegare aria compressa di alta qualità. Un‘azienda di macchinari in Germania meridionale ha impostato una produzione efficiente.

kondensatableiter

Trattamento della condensa per turbocompressori

L'impianto d'aria compressa nella sede di Duisburg di ThyssenKrupp Steel Europe AG è lungo oltre dieci chilometri. Altrettanto elevato è il volume di aria compressa usata sul posto. I turbocompressori richiedono speciali scaricatori di condensa BEKOMAT a causa dell'ingente quantità di condensa prodotta.