Meccanica di precisione e materiali high-tech per la nautica

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Questo case-study si pone l’obiettivo di illustrare la realizzazione di carrelli per stecche randa in meccanica di precisione per conto del Gruppo Perini Navi Spa di Viareggio, leader mondiale nella progettazione e costruzione di navi a vela e a motore.
Il Gruppo Perini Navi rappresenta uno dei più importanti player internazionali nel mondo della nautica di elevato profilo  e CRP Meccanica lo ha affiancato come partner tecnico. CRP Meccanica, azienda del Gruppo CRP di Modena, si dedica a lavorazioni meccaniche cnc di alta precisione per il settore motorsport, automotive, avio e navale e grazie alla sua capacità di offrire una meccanica fruibile è garanzia di efficienza e qualità, ma anche di una forte competitività. Il reparto di lavorazioni meccaniche è caratterizzato da centri di lavoro CNC a 5 assi di ultima generazione, particolarmente indicati nella lavorazione di materiali hi-tech come le leghe di Titanio, il Metal Matrix e acciai speciali.  Nel caso specifico il committente Perini Navi SpA, uno dei più importanti costruttori di yacht oltre i 45m, ha deciso di avvalersi dell’esperienza di CRP Meccanica per la realizzazione di carrelli per stecche randa dette anche batten car.

Costruzione di carrelli per stecche randa in Titanio Ti6Al4V per il settore nautico di alta gamma
Il progetto aveva come obiettivo la costruzione di carrelli di stecche randa in grado di evitare il problema dello strappo della vela.
La randa, o le rande nel caso di due alberi, dei grandi yacht a vela è quasi sempre dotata di stecche in fibra di carbonio, la cui funzione è quella di garantire la forma aerodinamica della vela. Queste stecche si estendono dalla balumina della vela fino all’albero e si trovano inserite all’interno di tasche che sono cucite sulla vela stessa. Il collegamento tra la vela e l’albero avviene tramite una rotaia in alluminio fissata sull’albero stesso.
A causa della curvatura della balumina, le stecche, dovendo mantenere ben teso il tessuto, sono soggette ad una forza di compressione che durante la navigazione a vela, aumenta all’aumentare del vento.
Questo comporta che i carrelli, montati all’estremità delle stecche, siano anch’essi soggetti ad una forza di compressione che può arrivare anche alle 2 – 3 ton. Questa forza viene scaricata sulla rotaia in alluminio che fissa la vela all’albero. Lo sviluppo di questo sistema con i carrelli si è reso necessario a causa dell’usura e conseguente danneggiamento della vela in corrispondenza della fine della tasca che contiene la stecca (zona vicino all’albero). Questo danneggiamento è dovuto all’usura del tessuto in seguito alla variazione del carico, che le stecche applicano nella parte finale della tasca durante le manovre veliche. L’utilizzo di carrelli, fa si che questo carico venga trasferito dalle stecche ai carrelli, senza sollecitare localmente la vela, eliminando così l’usura del tessuto e l’eventuale riparazione che risulta essere, nel caso di una vela di grandi dimensioni (400 – 450 m2 per un peso di oltre 500 Kg), una operazione lunga e costosa. Per questo tipo di realizzazione CRP Meccanica ha optato per un materiale leggero e resistente, vale a dire la lega di Titanio Ti6Al4V che oltre ad essere un materiale nobile, garantisce resistenza strutturale e una importante resistenza alla corrosione, fattore cardine in applicazioni in ambito nautico. La lega di Titanio utilizzata da CRP Meccanica nella realizzazione dei carrelli, ha inoltre permesso di soddisfare l’esigenza di avere particolari in cui venissero rispettati i pesi e le dimensioni. La complessità di queste parti ha reso necessario l’utilizzo di macchinari all’avanguardia nel campo della meccanica di precisione e Perini Navi ha trovato nel reparto di CRP Meccanica, un livello tecnologico di elevata qualità, dal momento che gli standard derivano da quelli del motorsport, un settore altamente esigente e che richiede un livello di affidabilità e di precisione non comune. Per questo motivo il lavoro di CRP Meccanica diventa fondamentale in tutte quelle aree, in cui è presente una certa criticità come nel caso specifico dei carrelli dello yatch a vela del committente Perini Navi. I carrelli in questione, presentano anche inserti in materiale plastico che hanno la funzione di facilitare lo scorrimento dei carrelli stessi all’interno della rotaia.

Yacht Perini Navi Spa su cui sono stati montati i carrelli realizzati da CRP Meccanica

Dettagli sulla lavorazione a cnc dei carrelli per stecche randa
I carrelli sono stati realizzati utilizzando fresatrici a 5 assi, macchinari particolarmente idonei a lavorare metalli hi-tech come le leghe di Titanio, il Metal Matrix e acciai speciali.  La produzione di componenti in MMC e Titanio è una delle specializzazioni di CRP Meccanica. La lega di Titanio Ti6Al4V è stato il metallo scelto da CRP Meccanica per questo tipo di impiego per le sue qualità meccaniche unite a caratteristiche di estrema leggerezza. Questo materiale proprio per queste sue peculiarità viene ampiamente usato in settori come quello nautico di alto livello, in cui si richiede tenuta, prestazioni, affidabilità e soprattutto resistenza alla corrosione e resistenza strutturale. Il Titanio infatti è immune all’attacco corrosivo dell’acqua salata, per questo trova ampio uso anche nella realizzazione di  componenti e parti delle navi esposte all’ambiente marino, come in questo caso.  Inoltre è in grado di sostenere temperature estreme e grazie alla sua bassa densità, è un materiale particolarmente leggero ma due volte più resistente dell’alluminio. Per quanto riguarda la costruzione dei componenti per Perini Navi, le dimensioni e la forma dei carrelli hanno richiesto l’utilizzo di frese piccole e molto lunghe per via dei raggi di raccordo molto ridotti. Per la lavorazione si sono utilizzati utensili in metallo duro e macchinari EDM. Il risultato finale ha dimostrato l’elevata precisione dei particolari ed un elevato fattore estetico che si è potuto ottenere grazie alla tecnologia e all’esperienza di CRP Meccanica.

 Conclusione
Lo scenario internazionale richiede una visione aziendale rivolta all’innovazione e CRP Meccanica ha saputo cogliere la sfida della globalizzazione a favore di un costante aggiornamento tecnologico.

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