Configuratore online per la progettazione rapida e personalizzata di induttori e ingranaggi

Mass customization nell’industria grazie al configuratore di domani

La realizzazione su misura di componenti industriali come induttori e ingranaggi offre ai clienti un valore funzionale aggiunto e, allo stesso tempo, ai fornitori nuove possibilità di differenziazione innovativa. In collaborazione con l’azienda software berlinese trinckle, PROTIQ ha sviluppato per il proprio Marketplace configuratori web-based che consentono ai clienti, in pochi minuti, di adattare e ordinare direttamente induttori in rame personalizzati e ingranaggi in plastica o metallo.

Nell’era dell’Industry 4.0 sono richiesti cicli di vita dei prodotti sempre più brevi, un maggiore grado di specializzazione e un più elevato livello di personalizzazione. La fabbrica digitale del futuro deve quindi essere estremamente flessibile nella produzione di piccole serie, fino al singolo pezzo. Esempi di prodotti industriali per i quali esistono spesso requisiti geometrici altamente specifici, a fronte di volumi limitati, sono gli induttori in rame e gli ingranaggi.

Induttori industriali in rame: un caso d’uso ideale per la produzione additiva

Il riscaldamento induttivo è un metodo molto diffuso nell’industria metallurgica, in quanto sicuro dal punto di vista del processo, efficiente dal punto di vista energetico e facilmente controllabile. A tal fine, una bobina di induzione viene alimentata con corrente alternata, generando un campo magnetico. Se si introduce un componente conduttivo in questo campo, si genera una corrente elettrica e il pezzo viene riscaldato fino alla temperatura desiderata. Presupposto fondamentale per un riscaldamento rapido e omogeneo è la forma dell’induttore utilizzato: quanto meglio la bobina è adattata al pezzo da lavorare, tanto più efficiente e uniforme sarà il riscaldamento.

Per questo motivo, le bobine di induzione devono essere progettate e prodotte appositamente per i diversi campi di applicazione. Con i metodi convenzionali, basati su piegatura e saldatura manuale, possono però trascorrere settimane o addirittura mesi tra l’ordine e la consegna dell’induttore finito. La produzione additiva offre, sotto diversi aspetti, un’alternativa promettente. Poiché la tecnologia digitale non richiede utensili né stampi, è possibile realizzare geometrie specifiche per ogni applicazione senza aumentare i costi di produzione. Inoltre, la produzione additiva è particolarmente adatta per geometrie complesse. Nel caso degli induttori, questo significa che geometrie con avvolgimenti e canali interni possono essere adattate al pezzo con una precisione molto maggiore rispetto a quanto possibile con la piegatura o la saldatura tradizionale. Un’ulteriore caratteristica degli induttori prodotti additivamente è l’assenza di punti deboli dovuti ai giunti di saldatura tra più componenti: di conseguenza, presentano spesso una durata superiore. Condizione essenziale per la produzione additiva di induttori è l’impiego di materiali altamente conduttivi. Tuttavia, il rame non può essere lavorato con gli impianti attualmente disponibili, poiché la radiazione laser viene quasi completamente riflessa. PROTIQ GmbH ha sviluppato, fin dal 2013, un processo unico che consente la lavorazione di rame altamente conduttivo.

Ingranaggi configurabili su misura – la “traduzione” perfetta per molteplici applicazioni

Anche il campo degli ingranaggi rappresenta un’applicazione estremamente interessante per la produzione additiva. Gli ingranaggi speciali realizzati in piccole quantità tramite stampa 3D sfruttano appieno l’elevata velocità e l’indipendenza dei costi unitari dai volumi tipica dell’additive manufacturing. Geometrie speciali possono essere prodotte in modo rapido ed economico, senza la necessità di costosi utensili. Un’area particolarmente impegnativa è la gestione dei pezzi di ricambio, soprattutto quando non sono disponibili dati CAD. Nel settore delle auto d’epoca, ad esempio, capita spesso che, a causa dell’usura o dei danni, il processo di reverse engineering non riesca a ricostruire completamente il design originale. In questi casi è possibile basarsi su un disegno tecnico, ma ciò comporta un notevole dispendio di tempo e richiede competenze CAD approfondite.

Il processo di progettazione manuale come collo di bottiglia

Prima che i componenti personalizzati possano essere stampati in base alle esigenze, occorre superare un ostacolo decisivo: il processo di progettazione delle singole geometrie. La generazione di varianti costruttive tramite i tradizionali processi CAD è legata a numerose operazioni manuali e ripetitive. Questo workflow di progettazione, lungo e costoso, rappresenta il vero collo di bottiglia per offrire un’ampia gamma di casi d’uso personalizzati nella produzione additiva.

Le nuove soluzioni software CAD consentono di automatizzare questi compiti di progettazione basati su regole.

Sul PROTIQ Marketplace i clienti possono configurare con precisione, in pochi minuti, sia induttori sia ingranaggi. All’interno dei configuratori online, basati sul software “paramate” di trinckle, gli utenti selezionano innanzitutto la geometria di base necessaria per la propria applicazione e poi definiscono i singoli parametri. Algoritmi dedicati controllano le interdipendenze di oltre venti parametri diversi, garantendo così la producibilità e la funzionalità di ogni modello. Inoltre, a ogni modifica viene aggiornato in tempo reale il prezzo, rendendo possibile un ordine immediato. In questo modo, anche con l’uso dei configuratori innovativi, i clienti beneficiano della piena flessibilità e rapidità del PROTIQ Marketplace.

Idea centrale: l’automazione del design

Invece di eseguire manualmente innumerevoli passaggi di progettazione complessi, il processo di configurazione nel configuratore web richiede solo pochi minuti e produce un design ottimizzato per la produzione additiva, per il quale anche progettisti CAD esperti impiegherebbero diverse ore. Nonostante le geometrie molto complesse e le numerose possibilità di adattamento, l’interfaccia di configurazione rimane intuitiva e semplice da usare.

Cosa significa concretamente? Il cliente finale beneficia in modo diretto del risparmio di tempo e costi. Rispetto al processo di progettazione manuale nei sistemi CAD tradizionali, che può richiedere diverse ore, la configurazione richiede meno di 5 minuti. Questo si traduce in una notevole riduzione dei costi per ogni componente. Non è necessario alcun know‑how specifico di progettazione. Il dispendioso processo di comunicazione tra cliente e progettista, per definire i requisiti di design e scambiarsi i dati di progetto, viene eliminato. Grazie alla produzione additiva e all’automazione del processo di progettazione, i tempi di consegna di settimane o mesi appartengono al passato: i clienti possono avere il modello finito tra le mani già dopo pochi giorni.

Inizio di una partnership intensa: PROTIQ & trinckle

Per PROTIQ e trinckle questi due progetti rappresentano la base di una stretta collaborazione. Grazie all’elevata flessibilità e rapidità, nonché all’obiettivo comune di operare in modo innovativo in un mercato dirompente come quello della produzione additiva, le due giovani aziende possono supportarsi a vicenda in modo ottimale e sfruttare in maniera efficace le sinergie che ne derivano.

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