progettazione - Meccanica Plus

PROGETTAZIONE
Gabriele Peloso
Emozioni
su due ruote
Per amatori o professionisti
non c’è differenza.
Bianchi costruisce le proprie
biciclette di fascia alta
seguendo le più moderne
tecniche di progettazione:
dai sistemi CAD 3D
all’analisi strutturale
e cinematica,
Videata SolidWorks del
telaio in fibra di carbonio
di una bicicletta Bianchi.
Bianchi, un marchio con oltre centovent’anni
d’esperienza nella progettazione e costruzione
di biciclette. Su una Bianchi hanno pedalato,
sudato, gioito i più grandi campioni del ciclismo: Fausto Coppi, Felice Gimondi, Marco
Pantani, Stefano Garzelli, per citarne alcuni. La
bicicletta ‘celeste’ (storico colore della Bianchi)
è percepito dagli utenti non solo come un prestigioso costruttore, ma un vero e proprio brand
in grado di fare la differenza. Insomma, una bici non vale l’altra.
L’azienda bergamasca fa parte del Gruppo multinazionale svedese Cycleurope. Le strategie
produttive e commerciali sono diverse. I cicli
per bambini e di fascia bassa sono prodotti in
Estremo oriente, mentre gli articoli di maggiore qualità sono progettati e assemblati nella sede storica di Treviglio. Cycleurope è oggi in grado di implementare importanti sinergie tra numerose aziende di spicco del vecchio continente, di cui Bianchi costituisce il nome più importante. In particolare queste sinergie puntano in due direzioni: allo sviluppo tecnologico
di un prodotto orientato a una maggiore personalizzazione e un più stretto rapporto di collaborazione con i produttori di componentistica (cambio, manubri, pedali, sellini, ecc.).
La redazione di Progettare ha incontrato Luca
Minesso e Fabio Ferri, rispettivamente responsabile della progettazione-produzione e progettista della ricerca e sviluppo in Bianchi.
fino alla modellazione
delle superfici e materiali.
Nulla deve essere lasciato
al caso. La bicicletta
è molto di più
di un prodotto sportivo.
È un oggetto
che deve dare emozioni
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durre il peso dei telai in lega d’alluminio - è intervenuto Ferri -. Oggi, produciamo telai costituiti da tubi profilati con spessore differenziato
da 0,6 a 1 mm, una consistenza leggermente
maggiore rispetto a quella usata per le lattine delle bibite». Ogni tubo ha uno spessore dimensionato in modo da massimizzare l’efficienza geometrica e strutturale del telaio mantenendo pesi contenuti, circa 1 kg, con il massimo del rendimento. Inoltre, le tubazioni sono caratterizzate da spessori ridotti trattati termicamente e superficialmente con sostanze protettive anticorrosione. Le biciclette in lega d’alluminio, complete di accessori e componenti, raggiungono un
peso di 7 kg.
Un altro materiale ampiamente utilizzato per i
telai e forcelle è la fibra di Carbonio. «In questo
caso il peso complessivo della bicicletta si riduce a circa 6,5 kg. Il solo telaio in carbonio raggiunge gli 850 grammi - ha aggiunto Minesso -». Insomma, una moderna bicicletta deve
tenere conto del rapporto peso/rigidità per ottenere i risultati migliori.
Saldatura Tig, in
atmosfera controllata,
di un telaio in lega
d’alluminio.
La progettazione
Peso, rigidità
e prestazioni
«Progettare e produrre biciclette di fascia alta,
non è solo un fatto tecnico e commerciale - ha
esordito Minesso -. Si tratta di made in Italy a
tutti gli effetti. Le biciclette Bianchi, di ultima
generazione, che escono dallo stabilimento di
Treviglio, fanno parte della produzione di punta dell’industria italiana». E ha continuato: «Bianchi rappresenta la media azienda italiana in grado di coniugare alta tecnologia, design e innovazione, flessibilità e produttività». L’azienda
progetta e produce circa 60.000 biciclette all’anno con caratteristiche uniche. I materiali utilizzati per i telai sono leghe di alluminio, fibra
di carbonio e titanio. Anche la produzione adotta
tecnologie innovative, dalla saldatura Tig (in atmosfera protetta) all’idroformatura dei telai in alluminio. Si tratta di una tecnologia recente che
vede il suo principale campo di applicazione nella componentistica per strutture automobilistiche. Consiste nella formatura di un componente mediante la pressione esercitata su di esso da
un fluido idraulico, per esempio acqua, contro
uno stampo. È applicabile a lamiere o a elementi cavi come tubi o profilati estrusi.
«Anche grazie a queste tecnologie possiamo ri-
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Nell’ufficio tecnico di Bianchi sono presenti alcune stazioni CAD. I software utilizzati sono
due. Per la progettazione vera e propria dei telai
la soluzione è SolidWorks Office Premium. Per
Particolare della struttura
del telaio con SolidWorks.
la modellazione delle superfici viene impiegato
un altro software CAD.
SolidWorks Office Premium è una soluzione
completa per la progettazione di prodotti in 3D.
«Il programma CAD, fornito dal rivenditore di
zona SolidTechnology - ha continuato Minesso-,
dà al progettista gli strumenti necessari per la gestione dei dati e la relativa comunicazione. La
modellazione di solidi è facile e intuitiva e ha
comportato una netta riduzione dei tempi di progettazione e del time to market dei telai». Solid
Technology, è una delle prime società italiane
specializzate in soluzioni CAD SolidWorks con
una competenza qualificata nel design automation, nasce a Milano nel 1996. Nei primi dieci
anni di attività ha sviluppato un parco di oltre
600 clienti con più di 3.000 postazioni su tutto
il territorio nazionale. Anche grazie a queste
competenze in Bianchi il tempo di lancio sul
mercato di una nuova bicicletta è di circa otto
mesi. Nel 2006 è stata rinnovata al 90% tutta la
gamma di cicli Bianchi.
Oggi una bicicletta deve tenere conto del gusto
dei consumatori. Il design è importante. Ecco allora l’uso massiccio della fibra di carbonio in grado di essere modellata secondo linee e superfici
esteticamente gradevoli. Inoltre, con questo materiale è possibile dimensionare il telaio in modo localizzato: rinforzandolo in alcune zone e alleggerendolo in altre, ottimizzando tutta la struttura.
«È fondamentale utilizzare strumenti di model-
PROGETTAZIONE
A sinistra Fabio Ferri
e a destra Luca Minesso
rispettivamente progettista
e responsabile della
progettazione-produzione
in Bianchi.
lazione CAD all’avanguardia - ha commentato
Minesso -. Essi ci fanno risparmiare tempo e denaro. Prima di costruire uno stampo, un prototipo, possiamo simularne virtualmente e in 3D
il risultato finale. E non solo. Grazie a CosmosWorks, presente in SolidWorks, possiamo contemporaneamente in fase di progetto verificare
l’analisi strutturale del modello».
CosmosWorks consente di migliorare la qualità
dei progetti identificando le aree soggette a potenziali problemi e guasti, e di contenere i costi
dei materiali riducendo al minimo il ricorso di
prototipi fisici. Completamente integrato nel
software di progettazione meccanica 3D SolidWorks, CosmosWorks Designer consente di
verificare automaticamente tutte le modifiche
progettuali e di aumentare la produttività grazie
Bicicletta in fibra
di carbonio.
Il peso non supera
i 6,5 kg.
all’uso di comandi e funzioni già conosciuti in
SolidWorks.
Progettazione globale
Non solo interfaccia semplice e intuitiva, elevate caratteristiche del software, integrazione con
altri sistemi dedicati al progetto, ma soprattutto
un’elevata diffusione del prodotto SolidWorks.
È questo il motivo che ha spinto Bianchi ad adottare questo programma CAD. «Per lo sviluppo dei nostri prodotti - ha sottolineato Minesso - operiamo in modo stretto con alcuni fornitori dell’Estremo oriente. In quest’area industriale del mondo abbiamo visto come SolidWorks sia diffuso e conosciuto». E ha continuato: «Per la modellazione della fibra di carbonio adottiamo un modello ormai collaudato e
affidabile. L’ingegnerizzazione dei telai in carbonio (sono circa 15.000 quelli prodotti in un
anno, ndr), viene effettuato dal fornitore di
Taiwan. L’ufficio tecnico Bianchi fornisce la
matematica, ma stampi e modellazione viene fatta dai nostri partner orientali». Infine, la validazione dei telai viene eseguita nella sede di Treviglio.
«Anche la produzione ne ha avuto un beneficio
- ha commentato Ferri -. Quando si adottano
standard qualitativi elevati nella fase progettativa anche il lavoro a valle è preciso, non ci sono
revisioni del progetto, le attrezzature, gli stampi, sono idonei fin dall’inizio della fase produttiva».
Anche in questo settore industriale la delocalizzazione di alcune parti è indispensabile per la sopravvivenza. Il design, la progettazione e l’assemblaggio avviene totalmente in Bianchi, la
produzione di alcuni componenti della bicicletta a Taiwan e la lavorazione dei telai entry-level
in Cina o Vietnam. Insomma, lo sviluppo prodotto in ambito manifatturiero deve tenere conto delle delocalizzazioni per contenere costi e ridurre il time to market. Ecco allora la necessità
di utilizzare sistemi software in grado di elaborare e gestire una grande quantità di dati in modo sicuro e affidabile. Le aziende manifatturiere, oltre al CAD, devono attrezzarsi con sistemi
Pdm e Plm.
Cosa dire
Conclude Ferri sottolineando che il CAD 3D è
fondamentale nella progettazione di una bicicletta, anche per componenti semplici. Non ultimo Bianchi utilizza tecniche di prototipazione
rapida per verificare fisicamente un nuovo componente o uno stampo. Resine e steriolitografia
sono i materiali più utilizzati. I prototipi sono utilizzati anche per la simulazione di assemblaggi e verifica degli ingombri.
Anche in questo caso tutto inizia da un buon progetto, generato con SolidWorks.
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