Il puzzle della durabilità delle gomme

Avete mai pensato a quanto sforzo richieda produrre un pezzo in gomma, ad esempio uno pneumatico da strada, che abbia una durata conforme alle vostre attese / necessità?

La durata di un prodotto, la cosiddetta  durabilità, dipende da un insieme di decisioni prese durante tutto il percorso di progettazione e produzione del prodotto: dalla composizione chimica del materiale, al design del pezzo al metodo di produzione.

Per comprendere meglio il concetto, possiamo elencare una serie di interrogativi:

• Quali fonti di materie prime utilizzare?
• Quali dimensioni e forma dare al prodotto?
• Quali vincoli si devono rispettare nei confronti del cliente?
• Quali sono le condizioni di carico a cui sarà soggetto il pezzo?
• Quale sarà il processo di produzione?
• Quali prove o test di collaudo si renderanno necessari?
• Quale sarà la garanzia sul pezzo venduto?

Sono proprio le scelte collegate a questi interrogativi che determinano la durata del pezzo (così come il suo costo ed il suo peso). E proprio per questo è necessario ponderarle e valutarle anche nel loro complesso.

Il contesto tecnico e le principali sfide

I responsabili di queste decisioni provengono molto spesso da contesti tecnici differenti: si tratta di chimici, ingegneri di prodotto, ingegneri di laboratorio ed analisti strutturali, per citare solo alcune delle figure coinvolte.

La vera sfida sta nel creare una sinergia tra tutti i protagonisti coinvolti nel processo produttivo: in altri termini, si tratta di mettere in atto una collaborazione efficace per raggiungere il risultato desiderato, con il contributo di tutti, magari fin dal primo tentativo!

Incastrare perfettamente tra loro, - e da qui la metafora del puzzle -, tutti gli aspetti citati, non è semplice: diverse le competenze delle persone coinvolte, diversa la formazione e le esperienze, diversi gli strumenti a loro disposizione, specie se nel processo si coinvolgono i fornitori.

Nonostante sia ormai universalmente riconosciuta l'importanza della collaborazione e dell’interdisciplinarità, spesso ci si trova di fronte a situazioni che rendono complicato mettere insieme tutte le tessere del puzzle della durabilità:

• Test di laboratorio semplificati che producono risultati poco attendibili,
• Macchine di test a fatica che forniscono dati non accurati,
• Produttori di materiali che hanno difficoltà a comprendere la relazione tra chimica e materiale per migliorarne la durabilità,
• Chimici che selezionano ingredienti basandosi su informazioni insufficienti,
• Ingegneri di prodotto che non sfruttano appieno le potenzialità dei materiali,
• Vecchie prassi di calcolo ingegneristico che non si adattano ai nuovi casi,
• Simulazioni non esaustive con riferimento alla predittività sulla durata del pezzo e su altri aspetti correlati,
• Test del prodotto inadeguati, che portano a stime errate dei danni sul pezzo,
• OEM e fornitori di componenti che non riescono a considerare gli effettivi carichi di utilizzo.

La soluzione del puzzle

E quindi, come si può affrontare questa sfida e cercare di risolvere il puzzle della durabilità delle gomme?

In analogia con la preparazione di un qualsiasi composto chimico, servono opportuni "ingredienti": i tre approfonditi di seguito, sono i fondamentali.

Formazione e cultura

Le diverse figure coinvolte (chimici, ingegneri di test, ingegneri di prodotto e analisti) devono essere adeguatamente formate su tutte le ultime novità relative alla problematica della durabilità delle gomme. È importante che queste figure professionali agiscano come membri di un'orchestra.

Quindi, non è necessario che il chimico sia anche un ingegnere meccanico, ma deve negoziare le richieste sul materiale. Allo stesso modo, l'ingegnere di prodotto e l'analista non devono avere un dottorato in chimica, ma devono cercare di ottenere prestazioni vantaggiose per il cliente. Infine, il tecnico di laboratorio ha bisogno di strategie di misurazione affidabili per ottenere informazioni chiave per ottimizzare l'uso dei materiali e gli sforzi di sviluppo del prodotto.

Questa collaborazione tra diverse figure professionali porta alla creazione di una cultura aziendale focalizzata, e matura, sulla durabilità delle gomme.

Test

I servizi e gli strumenti di test devono fornire una visione completa dei fattori che influenzano la durata del pezzo nelle specifiche applicazioni. La gomma è un materiale che presenta numerosi "effetti speciali", quindi è fondamentale affidarsi a specialisti che siano in grado di testare e quantificare ogni singolo effetto, costruendo modelli di materiale per risolvere e diagnosticare i problemi di durabilità.

Inoltre, quando si sceglie un fornitore di servizi di test, andrebbero valutati anche i principali laboratori internazionali ed i produttori di strumenti di prova all'avanguardia, con cui collaborare potrebbe risultare molto interessante.

Software

La scelta degli strumenti software assume un ruolo fondamentale nella valutazione della giusta durabilità delle gomme: utilizzare un software appositamente dedicato all'analisi di questo aspetto garantisce risultati affidabili e precisi. 

Lo strumento scelto dovrebbe, ad esempio, essere in grado di valutare alcuni parametri come: vita totale, danno incrementale, vita residua, analisi del piano critico, conteggio mediante rainflow, mappatura dei carichi non lineari, analisi dei segnali di carico su strada, co-simulazione della perdita di rigidezza, autoriscaldamento.

Aspetto non secondario è che il software sia interfacciabile con i principali codici ad elementi finiti, per semplificare il processo di trasmissione dei dati calcolati per successivi post-processing.

In conclusione…

La durabilità non dovrebbe essere necessariamente un puzzle difficile da risolvere.

Lo diventa quando persone provenienti da discipline diverse non riescono a comunicare efficacemente e cercano di procedere con idee e strumenti che possono essere (e spesso lo sono) in conflitto tra loro. La soluzione del puzzle diventa però estremamente più agevole quando si costruisce una cultura trasversale alle varie figure coinvolte nel processo di ideazione e ingegnerizzazione del prodotto-gomma. La strada suggerita sopra sembra essere una strategia eccellente per raggiungere l'obiettivo desiderato.

Riferimenti: