WORLD TRIBOLOGY CONGRESS

Tribologia, una scienza in movimento

SKF, main sponsor dell'evento, ha sottolineato l’impegno del Gruppo nella ricerca di nuovi strumenti e soluzioni in grado di generare innovazione, efficienza e competitività
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Fig. 2 - Sistema di misura tribologico.

La quinta edizione del World Tribology Congress, tenutasi a Torino lo scorso settembre, per scienziati e ingegneri presenti è stata un’occasione per dare uno sguardo più da vicino alle novità in ambito tribologico. Quattro le tematiche prevalenti: materiali avanzati, resistenza alla corrosione, applicazioni energetiche e lubrificanti innovativi. Con particolare attenzione all’impatto ambientale.

Lo sviluppo sostenibile è oggi riconosciuto come una priorità assoluta per le industrie. Scienziati e ingegneri, che operano nel campo della tribologia, devono familiarizzare con una vasta gamma di questioni, tra cui caratterizzazione dei materiali, meccanica delle superfici, lubrificanti, processi chimici e biologici, simulazione al computer e molto altro. Il 5° WTC (World Tribology Congress), in tal senso si è rivelato un’ottima vetrina per avere una visione generale del mondo della tribologia; esso inoltre ha messo in evidenza come la ricerca in tale ambito rappresenti un supporto essenziale al progresso, consentendo risparmio di materiali e consumo di energia, nonché una riduzione dell’impatto ambientale.

Cuscinetti, un tema sempre attuale

Fig. 1 – Configurazione del contatto lubrificato; distribuzione della viscosità nel contatto.

Tra i temi trattati sicuramente di grande interesse gli immancabili cuscinetti. Questo diffusissimo elemento di macchina (si stima che oggigiorno vi siano circa 50 miliardi di cuscinetti in esercizio) ha trovato larga diffusione solo nella seconda metà del diciannovesimo secolo. La ragione di questo «ritardo» è legata alle difficoltà incontrate nell’ottenimento di superfici con una rugosità superficiale adeguata per piste ed elementi volventi in modo da garantirne una lubrificazione adeguata (ed evitare contatto diretto tra gli elementi). Inoltre, materiali di elevata qualità risultano anch’essi necessari per garantire il funzionamento prolungato del cuscinetto evitando contaminazioni del lubrificante.

Fig. 2 – Sistema di misura tribologico.

Da qui si capisce come la tribologia (scienza che studia l’attrito, la lubrificazione e l’usura di superfici a contatto e in moto relativo) giochi un ruolo fondamentale nello sviluppo di nuove e migliori soluzioni.

La comprensione dei meccanismi fondamentali che determinano il cedimento di cuscinetti è oggi semplificata dalla crescente potenza di calcolo che permette lo sviluppo di modelli sempre più raffinati. Simulazioni sempre più accurate permettono a loro volta un’ottimizzazione sempre maggiore della geometria, della lubrificazione e, quindi, dell’efficienza e della vita del cuscinetto. Lo sviluppo di nuove nano tecnologie poi, sta aprendo sempre nuovi orizzonti per quando riguarda il monitoraggio strutturale, ovvero la possibilità di avere un feedback immediato sul buon funzionamento del sistema evitando guasti imprevisti e relativi costi. A tutto ciò si aggiunge poi l’uso di intelligenza artificiale, in grado di rafforzare e ampliare il design tradizionale e i processi di manutenzione permettendo di raggiungere nuovi livelli di affidabilità.

In questo scenario il cuscinetto sembra avere un brillante futuro in cui verrà progettato con l’eliminazione o la riduzione dei fattori di sicurezza tradizionali, con un ridimensionamento che allo stesso tempo offrirà una maggiore affidabilità.

Biomimetica, nuova frontiera della tecnologia

Fig. 3 – Struttura nanocomposita formata da un layer minerale in un polimero.

Altro tema centrale della conferenza la biomimetica, ovvero lo studio consapevole dei processi biologici e biomeccanici della natura, come fonte di ispirazione per il miglioramento delle attività e tecnologie umane. La natura ha sviluppato materiali, oggetti e processi su ogni scala dimensionale da quella macro a quella nano. Questi sono passati attraverso l’evoluzione per oltre 3,8 miliardi di anni. Dalla natura, quindi, non si può che prendere esempio per cercare di ampliare le conoscenze tecnologiche e migliorare lo sviluppo di nuovi materiali, componenti ecc.. Con questa filosofia si stanno, infatti, rapidamente sviluppando nanomateriali, nanodispositivi e nuovi processi tecnologici. Le proprietà dei materiali e delle superfici sono influenzate dalla morfologia e dalle proprietà fisico-chimiche. In natura si osservano, a ogni scala di grandezza, strutture ricorrenti che determinano poi le proprietà del materiale, oggetto o superficie. Da queste, dunque si vuole prendere ispirazione. Un esempio può essere il tentativo di superfici ad attrito ridotto prendendo spunto dalle squame dei pesci che stanno portando a nuovi e incredibili sviluppi.

Polimeri composite come alternativa ai metalli

Materiali polimerici compositi, come termoplastici rinforzati a fibra corta vengono ampiamente usati come alternative leggere ai metalli anche per superfici d’attrito. Oltre al peso ridotto, questi presentano infatti vantaggi interessanti come, per esempio, l’auto-lubrificazione. Ricerche in questo campo sono ancora in corso con lo scopo di adattare tali materiali anche a condizioni di carico estreme e di esplorare nuovi campi di applicazione. Recenti studi hanno dimostrato come i compositi ibridi (nanoparticelle inorganiche con filler tradizionali micro-dimensionali) rappresentino un nuovo e promettente filone per lo sviluppo di materiali polimerici ad alte prestazioni resistenti all’usura.

Assenza di manutenzione

Altro tema «caldo» della conferenza le soluzioni con assenza di manutenzione. Queste trovano applicazione soprattutto in ambienti difficili come possono essere quelli legati ad applicazioni aeronautiche per lo spazio. Qui si trovano problematiche che vanno dalle enormi escursioni termiche, all’alto vuoto, alla radiazione solare, alla presenza di micro meteoriti ecc. Queste condizioni ambientali impediscono l’adozione di strategie di lubrificazione tradizionali con intervalli di manutenzione programmati. I fattori ambientali quali la bassa pressione ambientale e gli sbalzi termici impediscono l’uso di lubrificanti liquidi tradizionali. Materiale lubrificante solido sembra quindi preferibile data la facilità d’utilizzo, benché l’esperienza in tal senso per applicazioni spaziali sia ancora limitata. Rimane dunque la necessità, sentita soprattutto all’interno della comunità aerospaziale, di ricerche per meglio capire gli effetti di ambienti particolari, lo spazio in questo caso, sui materiali e sul comportamento tribologico. Testimone di ciò è il recente «fallimento» a causa di attrito troppo elevato del sistema di stabilizzazione del telescopio Kepler.

Conclusioni

Il sistema tribologico gioca un ruolo fondamentale nella progettazione meccanica. Al risultato finale, però, compartecipano un’enormità di variabili, dal materiale, al lubrificante, all’ambiente ecc. Da qui, ancora una volta, si capisce come le ricerche in ambito tribologico siano tutt’altro che sorpassate e, sebbene per alcuni specifici settori si riesca oggi a modellare in modo estremamente accurato problematiche quali contatto, lubrificazione eccetera, appare chiaro come, soprattutto per applicazioni relativamente nuove o di nicchia, la ricerca sia ancora l’unica strada possibile e necessaria per uno sviluppo tecnologico. Sebbene ci sia ancora molto lavoro da fare, i temi trattati alla 5° WTC hanno mostrato una certa vitalità della ricerca a livello mondiale in ambito tribologico con molti nuovi filoni di studio, anche in settori ancora inesplorati. Queste tematiche sono dunque ancora un punto nevralgico e imprescindibile per lo sviluppo della tecnologia e il miglioramento dei sistemi.

L’innovazione SKF al WTC

Presente in veste di main sponsor, SKF ha deciso di ritagliarsi un ruolo di primo piano nell’ambito del WTC, forte della sua conoscenza ingegneristica che ha fornito un contributo importante all’evoluzione del movimento in campo meccanico e del profondo rapporto di collaborazione con numerose università. Il WTC è stato organizzato dall’Associazione Italiana di Tribologia (AIT) in collaborazione con il Politecnico di Torino e l’Università di Pisa.

Fig. 4 – Alan Begg, Senior Vice President, Group Technology Development SKF.

Nel corso della conferenza stampa “Innovazione in Movimento”, SKF ha sottolineato l’impegno del Gruppo nella ricerca di nuovi strumenti e soluzioni in grado di generare innovazione, efficienza e competitività. Tema dell’incontro: il ruolo dell’innovazione per la SKF, la collaborazione su scala mondiale con il mondo accademico e le linee guida dello sviluppo tecnologico della SKF. Hanno partecipato alla conferenza stampa Alan Begg, Senior Vice President, Group Technology Development SKF; Aurelio Nervo, Amministratore Delegato SKF Italia; Marco Gilli, Rettore del Politecnico di Torino; Filippo Zingariello, Director Global Strategic Development SKF.

«SKF ha rafforzato significativamente gli investimenti in tecnologia negli ultimi anni. Il WTC è un’importante vetrina per la SKF perché rappresenta un’opportunità unica per presentare i nostri recenti progressi nel campo della ricerca al mondo accademico e ai clienti», dichiara Alan Begg, Senior Vice President, Group Technology Development SKF.

La Conoscenza SKF è alla base di un’offerta molto ampia che si rivolge al mercato attraverso le competenze tecniche delle cinque piattaforme (cuscinetti e unità, tenute, meccatronica, sistemi di lubrificazione, servizi) ma una buona parte dei traguardi raggiunti non sarebbe stata possibile senza i progressi compiuti dalla tribologia, la scienza dell’attrito.

Fig. 5 – Aurelio Nervo, Amministratore Delegato di SKF Italia.

«La presenza di SKF al WTC – sottolinea l’amministratore delegato di SKF Italia Aurelio Nervo – rafforza ulteriormente il nostro profilo di knowledge engineering company. Investiamo in innovazione, ricerca e sostenibilità non soltanto per produrre cuscinetti, ma per offrire ai nostri clienti una vasta gamma di prodotti, soluzioni e servizi in grado di soddisfare le esigenze provenienti dai vari settori industriali e di contribuire, attraverso la gamma di prodotti SKF BeyondZero, alla tutela dell’ambiente».

Nell’apposita area allestita all’interno del Palaolimpico di Torino, sono state presentate le ultime novità firmate SKF, come i prodotti SKF Beyond Zero, caratterizzati da elevate prestazioni in termini di sostenibilità e la nuova tecnologia SKF Insight™, che integra le tecnologie wireless intelligenti all’interno dei cuscinetti SKF. Grazie ai sensori e all’elettronica, i cuscinetti sono oggi in grado di comunicare le proprie condizioni operative in modo continuo identificando in tempo reale eventuali danneggiamenti. Il risultato è una maggiore conoscenza operativa e una migliore programmazione della manutenzione con una conseguente e significativa riduzione dei costi. SKF ha presentato, infine, la nuova generazione di cuscinetti di super precisione, i servizi di diagnostica cloud-based, i servizi integrati della rete di centri di eccellenza SKF Solution Factory, il concept gearbox SKF 18K, l’offerta dedicata all’industria automotive, off-highway e aerospace.

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