La valutazione del comportamento termico di un oggetto non è così frequente quanto un’analisi strutturale o fluidodinamica, tuttavia si dimostra altrettanto utile. Molto spesso, infatti, l’analisi termica, anche associata a queste fisiche, permette di comprendere le temperature operative di un componente, l’influenza di una sorgente di energia e molto altro.

Lo svolgimento di un’analisi termica ha come grandezza in output la temperatura in ogni punto del sistema, a partire da questa vengono valutati elementi come flussi di calore, gradienti e flussi entalpici.  Conoscere queste grandezze può rivelarsi fondamentale per il corretto sviluppo di un nuovo prodotto.

I cuscinetti a sfera e a rulli, generalmente denominati cuscinetti volventi, sono elementi di macchine a largo impiego: dai monopattini ai motori elettrici. Vengono inseriti in sistemi complessi come turbine a gas, laminatoi, trapani dentali, giroscopi e trasmissioni meccaniche di potenza.

La progettazione e l'applicazione di questi cuscinetti era fondata su basi empiriche. Dal 1958, la data che segna l'inizio dei viaggi nello spazio, le richieste di prestazioni ai sistemi di trasmissione del moto e di potenza sono aumentate esponenzialmente. Per verificare la fattibilità e l’affidabilità dell’applicazione di questi organi nelle moderne trasmissioni di potenza è stato indispensabile un deciso approfondimento delle loro condizioni operative.

La lubrificazione e lo smaltimento di calore in trasmissioni e cuscinetti sono aspetti cruciali per le prestazioni e per la vita di questi sistemi. Fino a pochi anni fa la verifica di una buona lubrificazione e raffreddamento poteva essere eseguita principalmente mediante la sperimentazione e l'esperienza accumulata in laboratorio su prototipi fisici.

L'utilizzo di scatole trasparenti o di finestrature in regioni specifiche permetteva di visualizzare, almeno parzialmente, l'andamento dell'olio all'interno della trasmissione e di capire se raggiungeva i vari componenti. Sempre tramite questi metodi sperimentali veniva verificato il corretto posizionamento del punto di ventilazione (che deve essere adeguatamente protetto per evitare la fuoriuscita del lubrificante) e il funzionamento della trasmissione per diverse inclinazioni e numero di giri.

Queste sono alcune delle tematiche affrontate quotidianamente da chi progetta e costruisce trasmissioni di ogni tipo, dal settore automobilistico a quello aeronautico, dalle piccole trasmissioni a quelle per i settori navale ed eolico. Ma oltre a questi temi, in cui le aziende del settore hanno consolidato esperienza e know-how, se ne aggiungono altri difficilmente affrontabili con la sola sperimentazione.

Il calcolo strutturale rappresenta un grande contenitore dove troviamo tutte le diverse tecniche e metodi adatti alla risoluzione di problemi relativi alla meccanica delle strutture. Dall’industria aerospaziale fino all’edilizia civile tutto ciò che riguarda la tensione e deformazione rientra nella grande famiglia dell’analisi strutturale.

Il linguaggio che viene usato per interpretare questi problemi, è il linguaggio matematico. Per identificarli, analizzarli e risolverli, occorre uno strumento di traduzione dalla realtà alla matematica e viceversa.

Ma in cosa consiste davvero effettuare un calcolo strutturale e perché risulta essere così complesso?

Tradizionalmente posizionata nella fase di validazione del prodotto ed utilizzata dalla mitica figura dell’analista del dipartimento “calcoli”, un arcigno e criptico ingegnere al quale venivano indirizzate le peggiori rogne aziendali, la simulazione virtuale detta anche CAE (Computer Aided Engineering), sta vivendo oggi una seconda giovinezza che ne sta allargando lo spazio di utilizzo e i benefici.

In questo articolo vediamo come gli strumenti moderni di simulazione si sono evoluti, aggiungendo sempre nuove discipline ingegneristiche e risolvendo problemi sempre più articolati e distribuiti in ambiti aziendali una volta impensabili, come ad esempio l'assistenza post-vendita o la logistica. 

Ogni progettista nel momento in cui si trova a realizzare un disegno tecnico è sempre assalito dai dubbi su qual è la tipologia di tolleranze più utile da utilizzare. Quasi sempre le tolleranze geometriche e quelle dimensionali convivono in un disegno tecnico senza una logica ben precisa, inserite con lo scopo di rendere il prodotto in qualche modo fabbricabile.

Il risultato è quasi sempre un disegno ambiguo: alla lettura può fornire diverse interpretazioni con conseguenti fraintendimenti, problematiche, scarti, rilavorazioni, gestione delle non conformità, analisi di accettazione in deroga, ecc.

Aspetti che invece di fluire in modo ordinato durante lo sviluppo prodotto creano entropia nell’organizzazione aziendale, nascondendo sprechi di tempo e denaro troppo spesso sottovalutati. 

In questo breve articolo vogliamo approfondire gli aspetti principali che differenziano le tolleranze geometriche da quelle dimensionali e i motivi per cui le prime dovrebbero essere preferite alle seconde quando possibile.