“Grazie alla stretta collaborazione fin dall’inizio della fase di progettazione, abbiamo potuto creare componenti di alta qualità a un prezzo attraente, Che sono stati determinanti per il successo di un nuovissimo dispositivo aerodinamico attivo di sistemi Tier One Flex-N-Gate contenuto nel pick-up più venduto al mondo”, dichiara un soddisfatto Marius Brand, Product Manager Active Aerodynamics di Mirror Controls international, una società Flex. L’azienda - abbreviata come MCi - è fornitore del settore automobilistico e leader di mercato nel settore del controllo degli specchietti laterali. Produce anche sistemi di monitoraggio di videocamere e, naturalmente, i controlli per il dispositivo aerodinamico attivo. Ogni anno, MCi consegna oltre 80 milioni di apparecchi. Con circa 1200 dipendenti, MCi serve i principali clienti del settore ed è un importante partner per lo sviluppo.
La collaborazione con Angst+Pfister ha riguardato un elemento di controllo per l’aerodinamica del Ford F-150, che secondo il produttore è “il pick-up più robusto, innovativo e versatile” ad essere mai uscito dalla linea di produzione. Per migliorare l’aerodinamica, al di sopra di una certa velocità dal sotto il paraurti anteriore viene estratto un deflettore d’aria, studiato per deviare in modo ottimale i flussi d’aria (come illustrato nella figura). La riduzione di resistenza che ne deriva permette un minore consumo di carburante. In passato, questa funzione era svolta da un elemento statico - un compromesso tra la resistenza ottimale al vento a velocità più elevate - e la massima distanza per condizioni di fuoristrada più lente. Il nuovo dispositivo aerodinamico attivo permette la massima libertà una volta retratto, su terreni accidentati, insieme a minore consumo di carburante sull’asfalto liscio.
Tre componenti per un’aerodinamica pionieristica
MCi si è rivolta ad Angst+Pfister per la progettazione, la produzione e la consegna di due paraolio per alberi e un soffietto a molla per il piccolo motore elettrico che controlla l’aerodinamica attiva. Le tenute sono installate nell’attuatore del sistema, mentre il soffietto a molla protegge l’albero che muove il deflettore (si veda il disegno). “Per noi questo è stato un progetto molto interessante, perché abbiamo potuto dimostrare i nostri punti di forza: progettazione, analisi agli elementi finiti, prototipizzazione rapida, campioni, logistica in tre continenti e volumi di produzione di massa: tutto fatto internamente”, ricorda soddisfatto Jan Boomsma, Product Application Engineer per Tecnologia delle tenute di Angst+Pfister nei Paesi Bassi.
I sistemi di aerodinamica attiva devono essere duraturi ed eccezionalmente affidabili, anche per grandi differenze di temperatura fra meno 40 e più 85 gradi centigradi. Il deflettore si ripiega e si ritrae circa 300.000 volte. Inoltre, il sistema deve essere a tenuta stagna quando è in acqua. Questo richiede gradi di protezione IP67 e IP69K. In altri termini, deve essere completamente impermeabile alla polvere e in grado di resiste a elevate pressioni dell’acqua. Il dispositivo di controllo dell’aerodinamica è prodotto in quantità di 1,6 milioni di unità l’anno. Deve anche rispettare il PPAP (Production Part Approval Process) del settore automobilistico. Si tratta della procedura di accettazione per cui i componenti prodotti in serie devono essere esattamente come descritti nei disegni. MCi richiede una qualità pari a 50 PPM: su un milione di componenti prodotti, solo cinquanta possono essere rifiutati. Per quanto riguarda le tenute di Angst+Pfister, questo significa che dobbiamo misurare il 100% dei componenti durante il controllo qualità, con una macchina selezionatrice completamente automatica.
Approcci innovativi per costi ragionevoli
“Naturalmente, anche il prezzo ha avuto la sua parte. Questo ci ha reso la progettazione un po’ più difficile”, ricorda Jan Boomsma. All’inizio, Angst+Pfister ha proposto una tenuta puramente in gomma, senza rinforzi metallici, per tenere basso il prezzo; le tenute studiate all’inizio hanno un rinforzo in acciaio inossidabile. Ma Jan Boomsma e il suo team hanno cercato un’altra soluzione e hanno inserito un rinforzo di acciaio al carbonio. “Questo è stato possibile grazie a un design speciale, in cui la gomma riveste tutte le parti metalliche per evitare la corrosione”, spiega Jan Boomsma. In questo modo, Angst+Pfister è riuscita a soddisfare l’esigenza di un’elevata qualità a un costo accettabile. Marius Brand, come cliente, è rimasto impressionato da questo approccio: “Ora abbiamo una soluzione integrata con due funzioni in un solo componente. La tenuta superiore funziona sia da guarnizione che da pretensionatore. In questo modo, un componente aggiuntivo diventa superfluo”.
Per quanto riguarda il soffietto a molla, i tecnici hanno usato un EPDM che fornisce sostegno a basse temperature. Per garantire l’affidabilità, il design doveva compensare l’intensa forza piegante derivante dalla compressione e dall’espansione del soffietto a molla. Allo stesso tempo era richiesta una certa ruvidità della superficie superiore, per impedire l’adesione al momento della compressione.
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«Per noi questo è stato un progetto molto interessante, perché abbiamo potuto dimostrare i nostri punti di forza: progettazione, analisi agli elementi finiti, prototipizzazione rapida, campioni, logistica in tre continenti e volumi di produzione di massa: tutto fatto internamente.» Jan Boomsma, Product Application Engineer Sealing Technology, Angst+Pfister Netherlands |
Prototipizzazione rapida
I prototipi dovevano essere disponibili molto rapidamente. “Normalmente servono circa dieci settimane, noi ci siamo riusciti in quattro”, dice Enrico Koggel, Sales Application Engineer di Angst+Pfister nei Paesi Bassi. Il fatto che tutta la progettazione sia stata fatta all’interno si è rivelato un vantaggio per i tecnici di Angst+Pfister. Dopo i primi test, il design è stato di nuovo affinato per migliorare la resistenza alla temperatura. Poi è stato possibile realizzare subito gli strumenti per i prototipi utilizzando la piattaforma di produzione interna. MCi li ha quindi sottoposti a rigidi test per quanto riguarda durata e installazione. Dopo una ulteriore ottimizzazione è potuto partire il lavoro sullo stampo di produzione per il PPAP. Dopo che questo è stato approvato, nulla più impediva l’inizio della produzione in serie. Aggiunge Enrico Koggel: “Angst+Pfister dispone di diverse piattaforme di produzione in diversi continenti, per cui quando ci sono delle difficoltà, altri impianti possono venire in aiuto. Per fortuna, nonostante la crisi da Covid-19, questo non è stato necessario”.
Marius Brand, di MCi, ha aggiunto questo apprezzamento: “Le tempistiche per la prototipizzazione sono state pressanti, ma siamo soddisfatti sia della qualità del lavoro che dei prodotti, che soddisfano tuti i requisiti e hanno superato con successo tutto l’insieme dei test di convalida”. MCi ha grandemente apprezzato il supporto tecnico in loco di Angst+Pfister nei Paesi Bassi. Questo comprende, nelle varie fasi del progetto, la capacità di effettuare calcoli e simulazioni con i prototipi, rispondere ai test e adattare correttamente il design, spiega Marius Brand.
Le guarnizioni (verdi) sono all'interno
dell'alloggiamento dell'unità (beige). Il soffietto
a molla (nero) protegge il mandrino (bianco).
Questo muove i deflettori dell'aria (rosso).
Maggiori informazioni sul nostro Guarnizioni e soffietti per l'aerodinamica
APSOseal TECNOLOGIA DELLE TENUTE
published: 8 mar 2022, 14:38:00 by: Angst+Pfister Magazin2022