beni strumentali

beni strumentali

bèni strumentali locuz. sost. m. pl. – L'insieme delle tecnologie, delle macchine e dei sistemi destinati a realizzare i processi di trasformazione che sostengono il ciclo di vita di tutti i prodotti industriali dalla concezione al riciclo. I b. s. sono beni, con funzioni di strumento, di uso durevole che costituiscono la struttura tecnica e organizzativa di base necessaria per lo svolgimento di un'attività produttiva. L'immagine di macchine che in modo automatico sono in grado di produrre altre macchine continua a possedere un grande potere evocativo in quanto essa mette insieme aspetti attraenti, quale la liberazione dal lavoro fisico, e aspetti inquietanti, tra cui la possibile perdita del controllo da parte dell'uomo degli strumenti da esso stesso creati. In quanto macchine in grado di realizzare trasformazioni sui materiali per fornire le proprietà funzionali richieste dal mercato ai beni di consumo, i b. s. impiegano energia e informazioni.

Dimensione economica dei beni strumentali. – L'importanza economica di tali beni è molto rilevante per l'Europa e per l'Italia. Prima della crisi economica mondiale iniziata nel 2008, il relativo fatturato europeo era di circa 631,2 miliardi di euro con una occupazione di 3,6 milioni di addetti in 174.000 imprese. La dimensione è paragonabile agli altri due settori significativi del manifatturiero europeo: automobilistico e aerospaziale. La Germania e l'Italia sono i principali produttori europei di b. s., rispettivamente con circa il 36% e il 16% del valore complessivo della produzione, e sono tra i primi a livello mondiale. Le industrie italiane riunite in Federmeccanica producono nei seguenti comparti: macchine e attrezzature per ceramica; macchine per la lavorazione del legno; macchine per l'industria grafica, cartaria e affini; macchine per l'industria tessile; macchine e stampi per materie plastiche e gomma; macchine per calzature, pelletteria e conceria; macchine e accessori per il vetro; macchine e attrezzature per la lavorazione delle pietre naturali; macchine per confezionamento e imballaggio; macchine utensili, robot e automazione; industria meccanica varia e affine. Malgrado le ripercussioni della crisi siano state significative, in Italia il settore è stato in grado di invertire la tendenza. Dopo il gravissimo deficit nel valore della produzione del 2009 (-29,3%, calato a circa 29,9 miliardi di euro dai 42,4 del 2008), nel 2010 si è registrata una rilevante crescita (+13,5% e 34 miliardi di euro), con un confortante aumento delle esportazioni (+16,2%).

Principi di funzionamento e meccanismi di trasformazione. – Le trasformazioni che i b. s. realizzano possono impiegare uno o più meccanismi fisici. Di notevole importanza per la progettazione, la definizione e il controllo delle caratteristiche dei b. s. è la comprensione delle interazioni che avvengono tra l'utensile e il materiale da lavorare. La macchina è costruita attorno a questa interazione al fine di sostenere e controllare il meccanismo fisico che si instaura nella trasformazione. Per questo motivo una descrizione dei principi di funzionamento dei b. s. può essere utilmente semplificata partendo dalla descrizione dei meccanismi di trasformazione: formatura (processi attraverso cui si conferisce forma a un liquido o a delle polveri solide mediante uno stampo, per es. fusione, pressofusione, sinterizzazione); deformazione plastica (processi in cui i metalli possono subire deformazioni permanenti, senza rotture o lesioni, per es. forgiatura, estrusione, trafilatura e laminazione, tranciatura, piegatura, imbutitura e stampaggio, lavorazioni a caldo e a freddo); asportazione di materia (lavorazioni meccaniche, basate sulla sollecitazione locale del materiale indotta da un utensile che porta per deformazione plastica alla formazione di un truciolo, per es. con il tornio, lavorazioni mediante energia termica che portano il materiale localmente a fusione o a vaporizzazione); giunzioni (saldatura per fusione tradizionale, per penetrazione profonda, incollaggio mediante adesivi). Durante la trasformazione si possono realizzare effetti non desiderati che si traducono in modifiche nelle proprietà del materiale dovute alla lavorazione. Queste possono alterare la funzionalità del pezzo prodotto e vanno controllate durante la trasformazione mediante i parametri di processo del b. s. utilizzato o eliminati con adeguati trattamenti mediante altri beni strumentali.

Informatica e macchine utensili. – Tali macchine, destinate alla realizzazione delle lavorazioni per asportazione di materia, sono tra i b. s. che hanno subito la più rilevante evoluzione. L'introduzione delle tecnologie elettroniche e informatiche ha generato la flessibilità produttiva della macchina utensile, cioè la capacità di adattare la macchina alle rapide evoluzioni del mercato e alle conseguenti modifiche tecniche del prodotto. Con il controllo numerico è possibile gestire, sulla base di un programma scritto in opportuno linguaggio, i moti di taglio e di alimentazione e l'appostamento dell'utensile. Il programma rappresenta con una equazione la traiettoria che dovrà compiere l'utensile per realizzare il profilo desiderato. Il controllo numerico acquisisce, inoltre, la traiettoria reale dell'utensile che confronta con il percorso ideale memorizzato realizzando così un controllo continuo della lavorazione. La possibilità di cambiare semplicemente la programmazione del controllo consente una flessibilità operativa mai raggiunta. L'applicabilità e l'estensione del controllo numerico sono state condizionate dalla disponibilità e dalla evoluzione di due componenti principali: gli attuatori e i trasduttori. Con i primi l'impulso elettrico proveniente dal controllo si trasforma in una movimentazione del pezzo, dell'utensile o nel comando del sistema di sostituzione di un utensile. Con i secondi è possibile misurare la posizione dell'utensile, del pezzo o verificare che un cambio utensile sia stato realizzato e trasformare queste informazioni in impulsi elettrici gestiti dal controllo numerico. Effettuare il cambio dell'utensile e controllare le lavorazioni ha consentito la costruzione dei centri di lavoro con i quali sono realizzabili più lavorazioni quali, per es., la fresatura, la foratura e la alesatura. L'evoluzione del tornio è costituita dai centri di tornitura nei quali torni a controllo numerico possono utilizzare utensili rotanti (punte, frese) in modo da realizzare sui pezzi torniti lavorazioni diverse senza trasferire il pezzo.