User manual | Visualizza/apri - POLITesi

Politecnico di Milano

Facoltà del Design

Corso di laurea magistrale in

Design & Engineering

Tesi di Laurea

Relatore:

Matteo Ingaramo

Studente:

Gabriele Crivelli

Matricola:

722358

ALT

INDICE

1. Introduzione

1.1 Ipotesi progettuale

1.2 Sviluppo progetto

2. Ricerca

2.1 Ricerca Progettuale

2.1.1 Ricerca generica

2.1.1.1 Scelta estintori

2.1.2 Ricerca approfondita_estintori portatili

2.1.2.1 Manutenzione

2.1.2.2 Funzionamento e classificazione

2.1.2.3 Descrizione e vincoli

2.1.2.4 Generalità

2.3 User centered design

2.3.1 Validazione di usabilità: test

2.3.2 Validazione di usabilità: risultati test

2.4 Brief

3. Reverse engineering

3.1 Investigazione

3.2 Esperienza concreta

3.2.1 Analisi oggetto campione

3.2.2 Storyboard uso tipico

2.1.2.5 Funzionamento

2.1.2.6 Tenuta del propellente

2.1.2.7 Requisiti dei componenti

2.1.2.8 Supporto estintore portatile

2.1.2.9 Resistenza alla corrosione

2.1.2.10

Identificazione estintori d’incendio portatili

2.1.3 Vincoli progettuali

2.1.4 Ricerca brevettuale

2.1.5 Ricerca in ambiti differenti

2.1.5.1 Azionamento leva e tasto di sicurezza con una sola mano

2.1.5.2 Erogazione del prodotto attraverso un canale esterno

2.1.6 Ricerca fascia di mercato utile

2.2 Analisi specifiche di prodotto

2.2.1 Identificazione dei requisiti del cliente

2.2.2 Benchmark fra i prodotti esistenti

2.2.3 Benchmark delle metriche

2.2.4 Benchmark dei requisiti 45

2.2.5 Identificazione delle specifiche obiettivo 46

3.2.3 Identificazione dei gruppi funzionali

3.2.4 Analisi cinematica estintore

3.3 Specifiche di produzione

4. Concept

4.1 Definizione del progetto

4.1.1 Sviluppo concept

4.2 Meccanica

4.3 Funzionalità ed ergonomia

5. Design definitivo

5.1 Scheda riassuntiva design definitivo

5.2 Differenziazione estetica

96 5.3 Differenziazione funzionale

5.4

Contesti d’uso

5.5 Storyboard fasi di montaggio

105 5.6 Storyboard uso tipico

5.7 Verifica ergonomica

5.8 I componenti interni

5.8.1 Cinematismo dei componenti interni

5.8.2 Analisi cinematica

108

109

112

113

5.9 Riposizionamento estintore

6. Engineering: scelta delle tecnologie di produzione

114

116

6.1 Specifiche di produzione dei nuovi componenti 117

6.1.1 Specifiche di produzione estintore

6.1.2 Specifiche di produzione sostegno estintore

117

126

6.2 Scelta del processo

7. Engineering: selezione dei materiali

7.3 Schede dei materiali

8. Engineering: calcolo dei costi

8.1 Calcolo dei costi degli stampati

130

7.1 Resistenza alla fiamma

7.2 Metodo di selezione applicato ai componenti

131

133

135

7.2.1 Metodo selezione componenti estintore 135

7.2.2 Metodo selezione componenti sostegno estintore

144

149

153

154

8.1.1 Calcolo dei costi componenti estintore

8.1.2 Calcolo dei costi componenti sostegno

8.2.2 Costi assemblaggio sostegno estintore

8.2.3 Conclusione dei costi

8.3 Specifiche finali estintore

8.2 Calcolo dei costi di assemblaggio

8.2.1 Costi assemblaggio estintore

155

180

195

196

199

201

202

9. Conclusioni

Bibliografia

Software utilizzati

Ringraziamenti

203

205

207

208

1. I

NTRODUZIONE

Punto di partenza di tutto il percorso della tesi è quello di mettere in luce tutto il processo di progettazione appreso durante il percorso di studi in Design &

Engineering, sperimentando metodologie e scelte che sappiano sottolineare la metodologia di analisi appresa.

La seguente tesi, di tipo progettuale, spiega il processo attraverso il quale si giunge alla definizione di un prodotto: si parte da una fase di ricerca iniziale, poi si passa attraverso una fase di design definitivo, fino a giungere alla fase di ingegnerizzazione.

Tutto il percorso è ben delineato da fasi precise e dettagliate per mostrare il processo in maniera molto oggettiva, per poter descrivere un processo che si adatti bene a grosse quantità e facilmente applicabile a qualsiasi prodotto a carattere industriale.

La scelta è ricaduta su un estintore perché si è avuta la possibilità di collaborare con un’azienda produttrice, MB estintori, che ha messo a disposizione le sue conoscenze e le sue esperienze per gli aspetti prettamente tecnici di funzionamento, ma anche le proprie esperienze di

“diversificazione” del prodotto in relazione alla fascia di mercato.

Questo approccio fortemente analitico verso una riprogettazione dell’estintore, non vuole semplicemente trovare un nuovo modo per esporre il prodotto, ma soprattutto valutare le alternative possibili e cercare la soluzione più semplice, facendo delle scelte ponderate e logiche ad ogni passaggio.

Non è un semplice re-styling dell’estintore, quindi, ma è un approccio al progetto con regole ben definite, tale da poter fondere buon design, funzionalità, ergonomia, coerenza estetica e ingegnerizzazione del prodotto.

1.1

POTESI PROGETTUALE

Come in ogni progetto, il punto di partenza è un ipotesi.

La domanda iniziale che ci poniamo per sviluppare il tutto è la seguente:

“Potrebbe essere progettato un estintore funzionale, facendo dell’innovazione nel campo dell’interfaccia e dell’estetica, ottenendo una chiara diffe renziazione dell’aspetto esteriore rispetto all’oggetto iniziale, mantenendo la minima differenziazione della meccanica interna?

”

La questione è molto complessa ed articolata.

Appare su bito chiaro che l’estetica di questa tipologia di oggetto è ben radicata da molti anni. Ciò rende tutto più difficile perché si andrà a riprogettare l’estetica attingendo da campi differenti.

L’ulteriore difficoltà che dovremo affrontare sarà quella di ottenere la miglior differenziazione esterna, riducendo al minimo le modifiche della meccanica interna. Nel processo produttivo ciò sarà molto importante perché metterà sul mercato un prodotto nuovo che manterrà inalterati i costi sulla meccanica interna, da tempo ben consolidata, e prevederà degli investimenti, solo, sull’involucro esterno.

1.2

VILUPPO PROGETTO

Schema 1: Sviluppo progetto

Con questo semplice schema si vuole sintetizzare quello che sarà il processo di sviluppo del progetto.

Partiremo analizzando tre tematiche principali: ricerca sul prodotto esistente, analisi delle specifiche che il prodotto dovrà avere e analisi dei bisogni e delle abitudini dell’utente.

Alla fine di questa fase di ricerca saremo in grado di tracciare le linee guida del nostro brief.

Tenendo sempre in forte considerazione il nostro brief andremo ad eseguire un’attenta analisi d’uso su estintore campione. Poi ricercheremo dei modelli che ci possano offrire analogie tecnologiche da studiare.

In seguito svilupperemo diversi concept tra cui ne redigeremo uno definitivo.

Ora, avendo determinato un concept definitivo, svilupperemo tutte le soluzioni tecniche, disegni tecnici e analisi di costo.

Determineremo così il nostro progetto.

2. R

ICERCA

test usabilità tecnologie costruzione analisi specifiche prodotto

RICERCA

normative e vincoli ricerca in ambiti differenti ricerca brevettuale

Schema 2: Sintesi aree chiave sviluppo ricerca

L’estintore è un mezzo di semplice utilizzo ma per ottenere le migliori prestazioni occorre conoscere le caratteristiche, la tecnica, e i limiti d’impiego e l’agente estinguente in esso contenuto.

Inoltre occorre conoscere bene il pensiero dell’utilizzatore finale, gli obiettivi dell’azienda, i brevetti del prodotto e le normative a cui è soggetto.

Insomma, abbiamo bisogno di un’ampia fase di ricerca che ci possa condurre a tracciare con estrema certezza un brief di progetto su cui lavorare.

Abbiamo, così, organizzato la fase di ricerca in tre categorie principali che si miscelano e si intersecano tra loro: una prima fase di ricerca progettuale, poi una di analisi delle specifiche di prodotto e una d i analisi dell’utilizzatore.

Sviluppo della ricerca:

_ Ricerca progettuale

In questa fase andremo a determinare quelli che sono i vincoli e le caratteristiche che il nostro estintore dovrà avere. Per far questo abbiamo suddiviso la ricerca in diverse sottofasi:

Ricerca generica

In questa fase analizzeremo il prodotto estintore e i vari accessori dell’azienda di riferimento.

Capiremo il prodotto in maniera basilare: come è fatto e a cosa serve.

Tramite l’azienda avremo un campione di estintore utile in questa fase.

Ricerca approfondita

Una volta circoscritto il prodotto, si passa alla fase successiva, si osservano i prodotti in maniera più approfondita per capire le differenze tecniche materiche e funzionali.

Attraverso un’attenta analisi di norme e normative.

Ricerca brevettuale

Terminata la ricerca di prodotti sul mercato e avendo capito a fondo cos’è un estintore passeremo alla ricerca di brevetti sia nuovi che vecchi. Il tutto per capire quali soluzioni, o quali strade sono già state affrontate, per risolvere ad esempio problemi di tipo meccanico o chimico o come è venuto ad evolversi il prodotto nel corso degli anni.

Ricerca in ambiti differenti

È molto interessante, soprattutto nella fase di concept, analizzare altri prodotti in diversi campi per trarne utili spunti progettuali. Si potrà ad esempio riprendere un’interfaccia o una soluzione che risulta essere già ben consolidata in un altro ambito e che potrebbe essere ben consolidata in altri ambiti.

_Analisi specifiche di prodotto

Requisiti del cliente

In questa fase analizzeremo a fondo i requisiti del cliente osservando e tracciando con accurata precisione il contesto d’uso del prodotto.

Fase di benchmark

Come conseguenza diretta della fase sopra elencata entriamo in questa fase. Inizieremo con un benchmark funzionale utile a capire e a confrontare i diversi prodotti sul mercato e a valutarli in maniera molto chiara e diretta tramite metriche e valori associati ad essi.

Questa fase risulta essere fondamentale per capire l’orientamento del mercato e le esigenze dell’azienda, inoltre ci potrà aiutare a trovare aree o nicchie progettuali.

Specifiche obiettivo

In quest’altra fase riassumeremo tutti i risultati ottenuti andando a delineare una lista chiara ed esaustiva delle specifiche obiettivo che il nostro prodotto dovrà avere.

_User Centred Design

In questa sotto-sezione, invece, andremo ad analizzare quello che sono i bisogni dell’utente tramite test specifici, sempre in relazione al capitolo precedente.

2.1.1

ICERCA GENERICA

L’estintore è un apparecchio di pronto intervento che contiene un agente estinguente che può essere proiettato e diretto sul fuoco sotto l’azione di una pressione interna.

Quest’azione può essere generata da una compressione preliminare permanente, oppure da una reazione chimica o infine per liberazione di un gas ausiliario.

Gli estintori che raggiungono l’autorizzazione alla commercializzazione seguono dei precisi test secondo la normativa vigente (la principale:

UNI EN-3), che affronteremo in seguito, diventano prototipi omologati.

La punzonatu ra sul serbatoio dell’estintore, garanzia dell’omologazione, contiene l’anno di costruzione, il numero di matricola progressivo e il codice del costruttore.

L’estintore si divide in due macroaree: portatili e carrellati.

Estintori portatili

Gli estintori di questa tipologia sono di dimensioni e peso modesti, sono concepiti per essere portati ed utilizzati a mano. Gli estintori portatili sono mezzi di immediato intervento e sono immediatamente usabili da una sola persona. Essi servono per estinguere i principi d’incendio e hanno massa inferiore hai 20 Kg.

Estintori carrellati

Questi estintori, invece, sono dotati di ruote, sono di dimensioni e peso maggiori e sono concepiti per essere trascinati pure a mano sul posto dell’incendio, entro un raggio di alcune decine di metri dalla loro posizione.

Gli estintori carrellati, che hanno carica e gittata maggiore dei porta tili, servono nel caso non sia stata sufficiente l’azione degli estintori portatili.

Quelli di maggiori dimensioni richiedono l’intervento di due persone. Le cariche nominali degli estintori carrellati

vanno da

50 a 150 litri per la schiuma, da 18 a 54 kg per l’anidride carbonica, e da 30 a 150 kg per la polvere

Un estintore si definisce, convenzionalmente, carrellato se ha massa superiore hai 20Kg.

Cfr. All. A del D M. 20/12/1982, «Norme tecniche e procedurali, relative agli estintori portatili d’incendio, soggetti

all’approvazione del tipo da parte del Ministero dell’interno»

Il D.M. 6 marzo 1992, «Norme tecniche e procedurali per la classificazione della capacità estinguente e per

l’omologazione degli estintori arrellati di incendio» stabilisce che la valutazione delle caratteristiche e delle prestazioni nonché la classificazione si effettuano secondo quanto specificati nella norma UNI 9492/CNVVF/CPAI

«Estintori carrellati d’incendio - Requisiti di costruzione e tecniche di prova»

La norma UNI 9492 prevede una carica massima di polvere di 150 kg. Esistono comunque “gruppi a polvere” con una carica di 250 kg, autotrainabili o automontati, per impiego industriale. I gruppi autotrainabili sono utilizzati per creare delle stazioni temporanee antincendio in occasione di lavori a fuoco in aree isolate.). In questi gruppi, la manichetta può essere del tipo semirigido o del tipo flessibile. Nel primo caso, essa può anche essere svolta solo parzialmente dal suo supporto al momento dell’uso. Però è pesante, non molto lunga e non consente all’operatore grande mobilità. Nel secondo caso, invece, la manichetta deve essere rimossa dal suo supporto e svolta completamenteprima di mettere in pressione il gruppo (altrimenti potrebbe bloccarsi e non potersi più svolgere).

Questo svantaggio è però ampiamente compensato dal fatto che la manichetta è più leggera, più lunga e più maneggevole, per cui, in mano ad un operatore ben addestrato, con essa si possono ottenere dall’estintore risultati notevolmente superiori. L’erogatore è del tipo a pistola con diffusore.

2.1.1.1

CELTA ESTINTORI

In merito agli estintori portatili e carrellati l

’allegato V del D.I. 10/3/1998

4 stabilisce che: «La scelta degli estintori portatili e carrellati deve essere determinata in funzione della classe di incendio e del livello di rischio del luogo di lavoro.

Il numero e la capacità estinguente degli estintori portatili devono rispondere ai valori indicati nella tabella I, per quanto attiene gli incendi di classe A e B ed ai criteri di seguito indicati:

- il numero dei piani (non meno di un estintore a piano);

- la superficie in pianta;

- lo specifico pericolo di incendio (classe di incendio);

- la distanza che una persona deve percorrere per utilizzare un estintore (non superiore a 30 m).

Per quanto attiene gli estintori carrellati, la scelta del loro tipo e numero deve essere fatta in funzione della classe di incendio, livello di rischio e del personale addetto al loro uso.»

Tabella V-1 D.M. 10/3/1998, All. V Estintori – Capacità estinguente

Tipo di estintore Superficie protetta da un estintore

13 A

– 89 B

21 A

– 113 B

34 A -144 B

55 A

– 233 B

Rischio basso

100m

150m

200m

250m

Rischio medio

100m

150m

200m

Rischi alto

100m

200m

È importante che essi siano ben visibili, raggiungibili e segnalati con gli appositi cartelli. Salvo le diversità connesse al differente tipo di estinguente richiesto dagli specifici rischi da cui proteggersi, è consigliabile che, nello stesso locale o fabbricato o stabilimento, gli estintori siano tutti dello stesso modello o per lo meno di modelli molto simili.

Questo per evitare incertezze al momento dell’impiego. Nei fabbricati, gli estintori portatili devono essere ubicati preferibilmente lungo le via di uscita, in prossimità delle uscite e fissati a muro.

Estintore Gallo

MB estintori

Decreto Interministeriale 10 marzo 1998, «Criteri generali di sicurezza antincendio e per la gestione dell’emergenza nei luoghi di lavoro».

2.1.2

ICERCA APPROFONDITA

ESTINTORI PORTATILI

Dopo aver osservato quello che è lo stato dell’arte e le macroaree nel mondo degli estintori, insieme al responsabile tecnico dell’azienda: Giorgio Restelli, abbiamo deciso di focalizzare la nostra attenzione verso gli estintori portatili.

2.1.2.1

ANUTENZIONE

ORVEGLIANZA

, C

ONTROLLO

REVISIONE

Tutti gli estintori sono soggetti a sorveglianza, controlli e revisioni periodici in conformità alle disposizioni di legge in materia.

In Italia i criteri per effettuare la sorveglianza, il controllo, la revisione e il collaudo degli estintori, ai fini di garantirne l’efficienza operativa sono prescritti dalla norma UNI 9994

Riportiamo da questa norma:

«5.1. Sorveglianza. Consiste in una misura di prevenzione atta a controllare, con costante e particolare attenzione, l’estintore nella posizione in cui è

collocato, tramite l’effettuazione....» di una serie di accertamenti elencati nella norma.

In altre parole, la sorveglianza consiste nel tenere continuamente sotto controllo l’estintore in loco per rilevare e correggere eventuali anomalie.

«5.2. Controllo. Consiste in una misura di prevenzione atta a verificare, con frequenza almeno semestrale, l’efficienza dell’estintore, tramite

l’effettuazione....» di una serie di accertamenti elencati nella norma. Tra gli accertamenti richiesti vi sono verifiche delle cariche e dei propellenti mediante pesata e misurazioni manometriche.

Dobbiamo far notare, però, che la periodicità dei controlli per il settore navale

è stabilita da appositi atti regolamentari del Ministero competente.

«5.3. Revisione. Consiste in una misura di prevenzione, di frequenza almeno pari a quella indicata dal prospetto, atta a verificare, e rendere

perfettamente efficiente, tramite l’effettuazione....» di accertamenti e interventi elencati nella norma. Tra essi è inclusa la ricarica e/o sostituzione dell’agente estinguente.

I tempi massimi per effettuare la revisione con sostituzione della carica sono i seguenti:



Estintori a polvere: 36 mesi



Estintori ad acqua o a schiuma: 18 mesi

 Estintori ad anidride carbonica: 60 mesi

 Estintori ad idrocarburi alogenati: 72 mesi

Gli estintori per fuochi di classe D

non sono normati dalla normativa UNI, né esistono fuochi di prova standardizzati per tali fuochi. Le prove vanno fatte sui singoli metalli da proteggere. Un estinguente adatto per un metallo può rivelarsi pericoloso se usato su un altro metallo. Inoltre le differenze nello stato fisico del metallo influiscono molto sulle difficoltà che si incontrano nell’estinzione.

Gli estinguenti di classe D agiscono come materiale inerte che deve coprire il metallo in fiamme, separarlo dall’aria e consentirgli di raffreddarsi.

La norma prevede un cartellino di manutenzione. Il cartellino è il documento che attesta gli interventi effettuati in conformità alla norma stessa.

Per la classe D si prendono in considerazione i fuochi di metalli leggeri ovvero di sostanze chimiche combustibili in presenza di aria, reattive in presenza di acqua o schiuma. Ad esempio: fosforo, alluminio, sodio, potassio.

Essi vanno quindi erogati dolcemente sul materiale che brucia per ben coprirlo e, in particolare se questo è minuto, per evitare di sollevare polvere del metallo che potrebbe estendere l’incendio o dar luogo ad esplosioni.

Inoltre, gli estinguenti devono essere caricati perfettamente secchi e mantenersi tali nel tempo.

Caratteristiche di questi estintori devono quindi essere una bassa velocità di erogazione e una perfetta tenuta. La pressurizzazione va fatta con gas inerte

(argon).

2.1.2.2

UNZIONAMENTO E CLASSIFICAZIONE

Le norme tecniche ministeriali per l’approvazione degli estintori portatili antincendio forniscono definizioni e indicazioni sulla classificazione di questi mezzi di pronto intervento. Riportiamo qui di seguito per riassunto dal D.M.

20/12/1982, All. A, quelle parti delle norme che riteniamo più utili ai fini del progetto.

«1.

GENERALITÀ

1.2. Definizioni.

Un estintore è un apparecchio contenente un agente estinguente che può essere proiettato e diretto su un fuoco sotto l’azione della pressione interna.

Questa pressione può essere fornita da una pressione preliminare permanente, da una reazione chimica o dalla liberazione di un gas ausiliario.

Un estintore portatile è concepito per essere portato ed utilizzato a mano e che, pronto all’uso, ha una massa minore o uguale a 20 kg.

L’agente estinguente è il complesso del o dei prodotti contenuti nell’estintore; la sua azione provoca l’estinzione.

La carica dell’estintore è la massa o il volume dell’agente estinguente contenuto nell’estintore. Dal punto di vista quantitativo, la carica degli apparecchi a base di acqua si esprime in volume (litri) e quella degli altri apparecchi in massa (chilogrammi).

1.3. Designazione di un estintore.

Un estintore è designato dall’agente estinguente che esso contiene.

Gli estintori attualmente si dividono in:

- estintori ad acqua (fig. a.)

- estintori a schiuma (fig. b.)

- estintori a polvere (fig. c.)

- estintori ad anidride carbonica (fig. d.)

- estintori a idrocarburi alogenati (fig. e.)

1.4. Durata di funzionamento

Definizione

La durata di funzionamento è il tempo durante il quale si verifica la proiezione dell’agente estinguente, senza che vi sia stata interruzione nella proiezione, con valvola totalmente aperta e senza tener conto dell’emissione del gas propellente residuo.

La tabella I dà la durata minima di funzionamento degli estintori.

Tabella I D.M. 20/12/1982 All. A – Estintori portatili, durata

Massa o Volume X dell’agente

Durata minima di funzionamento estinguente contenuto (Kg o L)

X≤3

3<X≤6

6<X≤3

(s)

10<X

1.5. Cariche e tolleranze di riempimento

Le cariche nominali degli estintori portatili di incendio devono essere scelte, in funzione dell’agente estinguente, tra i valori della tabella II seguente:

Tabella II D.M. 20/12/1982 All. A - Estintori portatili, cariche

Polvere CO

Idrocarburi alogenati

Acqua e agenti estinguenti a base acqua

Valori standard

Valori tollerati

1Kg

2Kg

3Kg

4Kg

2Kg 2Kg

6Kg

9Kg

12Kg

5Kg

6Kg 6L

1.5.2. tolleranze di riempimento.

«Dispositivi di sicurezza

Tutti gli estintori devono essere muniti di dispositivi di sicurezza contro le sovrappressioni in diretta comunicazione con l’interno dell’involucro. Per gli estintori a CO

2 la pressione di taratura di detti dispositivi deve essere compresa tra 17 e 20 MPa. Per gli altri estintori, la pressione di taratura di detti dispositivi deve essere non inferiore a una volta e un quarto la pressione sviluppata all’interno dell’apparecchio alla temperatura di 60°C e non superiore a 2,4 MPa... »

4.12. Prove di efficacia

Per realizzare queste prove, l’operatore è in tenuta da lavoro normale che non presenti alcun carattere di protezione particolare contro il fuoco (sono autorizzati elmetti e guanti di lavoro).

4.12.1. Definizione e designazione delle classi dei fuochi secondo la norma europea EN 2.

Ora analizzeremo le diverse classi di fuoco che un estintore può spegnere per capire a fondo l’uso e i limiti dell’estintore stesso.

I simboli letterali seguenti hanno lo scopo sia di classificare i fuochi di diversa natura, sia di semplificare il linguaggio o la scrittura relativi a questi fuochi

- Classe A: Fuochi da materiali solidi, generalmente di natura organica, la cui combustione avviene con formazione di braci.

- Classe B: Fuochi da liquidi o da solidi liquefattibili.

- Classe C: Fuochi di gas.

- Classe D: Fuochi da metalli.

4.12.1.1 Focolari tipo o per fuochi di Classe A

Caratteristiche

I focolari tipo per fuochi di classe A sono costituiti da una catasta di travi di legno su zoccolo metallico di 250 mm di altezza,900 mm di larghezza di lunghezza uguale a quella del focolare tipo. Lo zoccolo d’acciaio è costituito con profilati di 50 x 50 mm in conformità alla raccomandazione ISO 657-1. Le travi di legno sono di Pinus Silvestris o equivalente contenente dal 10 al 15% di umidità. Esse hanno una sezione quadrata di 39 mm ± 2 mm di lato.

Ogni focolare è designato con un numero seguito dalla lettera A. Questo numero caratteristico del focolare rappresenta:

- la lunghezza del focolare in decimetri, cioè la lunghezza delle travi di legno disposte secondo la lunghezza del focolare;

- il numero di travi di legno di 50 cm per ogni strato disposto secondo la larghezza del focolare

La norma UNI EN 2 - Classificazione dei fuochi, «definisce le classi dei fuochi secondo la natura del combustibile.

Di conseguenza non definisce una classe particolare per i fuochi in presenza di un rischio di natura elettrica.». Nelle classificazioni precedentemente in uso venivano indicati come fuochi di classe E quelli di apparecchiature elettriche sotto tensione.

Tabella A Focolari di prova Classe A per estintori portatili

Designazione del tipo di focolare

Numero di travi di legno di 50cm per strato

13A

21A

(27A)

34A

Lunghezza del focolare (cm)

130

210

270

340

(43A) 43 430

55A 55 550

Nota. - Ogni focolare è designato dal numero di una serie dove ogni termine è uguale alla somma dei due precedenti; cioè questa serie rappresenta approssimativamente una progressione geometrica di ragione 1,62. I focolari supplementari posti tra parentesi nel prospetto rappresentano il prodotto del termine precedente nella progressione per la radice quadrata di 1,62.

4. 12.1.2. Focolari tipo per fuochi di classe B

Caratteristiche

I focolari tipo per fuochi di classe B vengono realizzati in una serie di recipienti cilindrici di lamiera di acciaio saldati le cui dimensioni sono definite nel prospetto B. Questi focolari sono designati da un numero seguito dalla lettera B; questo numero presenta il volume liquido, in litri, contenuto nel recipiente. La superficie del recipiente, espressa in dm

è presa convenzionalmente eguale al prodotto del numero del focolare tipo per . I recipienti sono impiegati con fondo d’acqua nella proporzione seguente: 1/3 d’acqua, 2/3 di benzina.

La quantità di liquido contenuta è allora tale che l’altezza di acqua nei recipienti è approssimativamente uguale ad 1 cm e l’altezza di benzina è uguale a 2 cm. Le caratteristiche dei focolari per fuochi di classe B sono date nel prospetto B.

Il focolare viene acceso ponendovi sotto una vasca d’accensione in cui su uno strato d’acqua di 3 cm è versata una quantità di benzina di qualità uguale a quella impiegata per i focolari B (tollerata la benzina per autotrazione) tale che la sua altezza sia 0,5 cm sopra l’acqua. La benzina viene accesa e dopo 2 minuti si ritira la vasca. Si lascia bruciare il legno ancora per 6 minuti, totale 8 minuti, quindi si inizia l’estinzione. Per la validità delle prove tutte le fiamme devono essere spente e non deve prodursi alcuna ripresa di fiamma durante i tre minuti che seguono lo svuotamento completo dell’estintore. Si ritiene che un estintore è capace di spegnere il focolare quando su tre prove effettuate, ciascuna con un estintore carico, si ottengono due estinzioni; se le prime due sono positive, la terza non si effettua.

La velocità del vento non deve essere maggiore di 3 m/s. Il combustibile è la benzina d’aviazione AF GAS 100L

(Nato Code F18). E’ tollerato l’impiego di benzina per autotrazione. La prova di estinzione avrà inizio dopo che il focolare è stato acceso e lasciato bruciare liberamente per 60 sec. Si ritiene che un estintore è capace di spegnere il focolare quando su tre prove effettuate, ciascuna con un estintore carico, si ottengono due estinzioni; se le prime due sono positive, la terza non si effettua.

Tabella B (parziale) Focolari di prova Classe B per estintori portatili

Designazione del tipo di focolare

Numero di travi di legno di 50cm per strato

Lunghezza del focolare (cm)

8B(*)

13B

21B

25,1

40,8

65,9

34B

55B

(70B)

89B

(113B)

144B

113

144

106,7

172,7

219,8

279,4

354,8

452,0

183B 183 574,6

233B 233 731,6

(*) Focolare citato a titolo indicativo, perché viene sempre meno utilizzato.

4.12.1.3. Focolari tipo per fuochi di classe C

I focolari tipo per fuochi di classe C debbono essere realizzati come segue:

Bombole di gas propano, ciascuna di 25 Kg ca. di gas allo stato liquefatto, aventi valvole con diametro

≥ 7 mm, sono unite in parallelo a un tubo

collettore avente valvole con un diametro interno di 25 mm circa. Il tubo collettore deve essere munito di un manometro e di una valvola a chiusura rapida avente diametro interno compreso tra 10 e 15 mm.

Un diaframma di 7 mm è fissato all’uscita della valvola a chiusura rapida ed è seguito da un tubo di 2 m di lunghezza e di 22 mm di diametro interno. Con bombole alla temperatura di + 20°C ± 5°C, il gas liquefatto è incendiato dopo avere aperto la valvola a chiusura rapida all’uscita del tubo. Non è richiesto alcun tempo di combustione libera. L’attacco del focolare d’incendio è effettuato con un estintore di carica > 3 kg, il focolare deve essere estinto almeno due volte con lo stesso estintore.

Nota. - Nel caso in cui il più piccolo apparecchio di una stessa gamma di estintori abbia superato la prova del focolare di classe C, gli estintori di grandezza maggiore, appartenenti alla stessa gamma, sono considerati efficaci sui focolari di classe C, a condizione che ciascuno abbia già superato la prova di efficacia sui focolari di classe B.

4.12.2. Capacità estinguente. Focolari minimi esigibili

La capacità estinguente è determinata dalla classe di fuoco e dal focolare tipo che l’estintore è in grado di estinguere. In base alla carica nominale sono stabiliti fuochi minimi esigibili che l’estintore deve essere in grado di estinguere. Il fabbricante può chiedere una classificazione di capacità

estinguente superiore alla minima classificazione esigibile. I focolari minimi esigibili per fuochi di classe A e B sono riportati rispettivamente nella tabella V e nella tabella VI seguenti.

L’idoneità degli estintori a estinguere i fuochi di classe C viene accertata con la prova di efficacia di cui al punto 4.12.1.3.

Tabella V D.M. 20/12/1982 Estintori portatili, fuochi classe A, quantità max. estinguente

Focolare tipo

Quantità massima agente estinguente ammesso per l’estinzione

Polvere

ABC

1Kg

Agente estinguente a base d’acqua

Idrocarburi alogenati (*)

2Kg

4Kg

6Kg

13A

21A

(27A)

34A

(43A)

6Kg

9Kg

12Kg

55A -

(*) Questi dati si riferiscono agli halon ora banditi.

Tabella VI D.M. 20/12/1982 Estintori portatili, fuochi classe B, quantità max. estinguente

Focolare tipo Quantità massima agente estinguente ammesso per l’estinzione

Designazione

Tempo minimo di scarica

Polvere CO2 Idrocarburi alogenati (*)

- - -

Estinguenti a base d’acqua

13B

21B

34B

55B

1Kg

2Kg

3Kg

4Kg

2Kg

5Kg

1Kg

2Kg

4Kg

6Kg

(70B)

89B

(113B)

144B

(183B)

12s

15s

233B 15s

(*) Questi dati si riferiscono agli halon ora banditi.

6Kg

9Kg

12Kg

Termina qui il testo riportato per riassunto dal D.M. 20.12.1982.»

2.1.2.3

ESCRIZIONE E VINCOLI

Riportiamo di seguito un breve sunto della norma UNI EN 3-7, relativa agli estintori d’incendio portatili, nello specifico la parte

7 sulle caratteristiche, requisiti di prestazione e metodi di prova.

Un estintore d’incendio portatile è costituito dai seguenti componenti: a) Corpo b) Accessori del corpo, fissati o avvitati allo stesso e comprendenti almeno: a. Dispositivo di comando b. Assieme manichetta e/o coni e/o ugelli c. Tappo di chiusura d. Dispositivo di azionamento

Nota: gli accessori c. e d. possono essere separati o incorporati in un unico componente

c) Agenti

Analizziamo meglio solo i componenti che interesseranno il nostro intervento progettuale.

2.1.2.4

ENERALITÀ

EROGAZIONE:

o L

’estintore DEVE avere una valvola di comando a chiusura automatica per consentire temporanea interruzione dell’erogazione.

POSIZIONE FUNZIONAMENTO:

o l

’estintore deve funzionare senza bisogno di essere capovolto. o Il dispositivo di azionamento DEVE essere nella parte superiore. o È ammesso un dispositivo di comando all’estremità della manichetta. o I comandi a volantino della valvola sulle cartucce del propellente esterno devono trovarsi nella parte superiore

(60%) del corpo dell’estintore.

ASSIEME MANICHETTA

Se l’estintore ha massa dell’agente estinguente maggiore di

3Kg o volume dell’agente estinguente maggiore di 3L DEVE essere provvisto della MANICHETTA di erogazione. o La lunghezza della parte flessibile della manichetta deve essere di 400mm o maggiore. o

Se l’agente estinguente ha massa di 3Kg o volume di 3L o minore, ed è dotato di manichetta, l’assieme della manichetta deve avere lunghezza minima 250mm.

ESTINTORI PRESSIONE PERMANENTE:

o DEVONO essere provvisti di mezzi per il controllo della pressione.

TEST SU ESTINTORI PORTATILI

o Gli estintori a polvere prima di essere sottoposti alle prove di: durata di funzionamento, di tenuta della valvola e di spegnimento DEVONO essere sottoposti alla prova di compattazione. La seguente prova consiste nel porre l’estintore (in condizioni di messa in servizio a temperatura ambiente di 20±5°C) su apposito macchinario che lo sottopone a 500 cicli di caduta su apposita piastra in acciaio da un’altezza di 15mm alla frequenza di 1Hz.

APERTURA DI RIEMPIMENTO:

o 20mm di diametro per estintori con carica di 3Kg o 3L o minore. o 25mm di diametro per estintori con carica di 3Kg o 3L o maggiore.

2.1.2.5

UNZIONAMENTO

INIZIO EROGAZIONE:

o Dopo essere stati sottoposti alla prova di compattazione tutti gli estintori DEVONO iniziare l’erogazione entro 4s dall’apertura della valvola di comando. 6s se l’estintore è pressurizzato con un’azione separata.

TEMPERATURE DI UTILIZZO:

o La temperatura MASSIMA di utilizzo DEVE essere 60°C o maggiore. o La temperatura MINIMA di utilizzo DEVE essere -20°C, -30°C o minore (esclusi estintori ad acqua) o Nota: quando gli estintori sono sottoposti a prove ai limiti di temperatura T max

e T min

, essi devono essere conformi ai seguenti requisiti:

 L’erogazione DEVE iniziare dopo 10s dall’apertura della valvola di comando.

 Ad eccezione degli estintori a biossido di carbonio, la durata del funzionamento NON DEVE essere

maggiore del doppio del valore determinato a 20°C.

 La durata del funzionamento NON DEVE essere minore di 6s.

 La carica residua NON DEVE essere maggiore del

15% della carica nominale per gli estintori contenenti polvere del tipo BC e non maggiore del 10% della carica nominale per gli estintori contenti altri agenti.

2.1.2.6

ENUTA DEL PROPELLENTE

GENERALITA’:

o Gli estintori e le cartucce di propellente devono essere progettati per CONSENTIRE VERIFICA della tenuta del propellente a intervalli regolari.

PESATURA:

o Attraverso la determinazione del peso deve essere possibile controllare:

 Cartucce di propellente

 Estintori a biossido di carbonio

MISURAZIONE DELLA PRESSIONE:

o Deve essere possibile verificare la pressione di un estintore a pressione permanente come segue: o

L’estintore DEVE essere provvisto di un apparecchio che consenta controllo diretto della pressione in maniera indipendente. Il collegamento utile al controllo DEVE essere provvisto di coperchio per trattenere la pressione e comunicare direttamente con il contenuto sotto pressione.

Questo elemento può essere: un coperchio, un manometro o un indicatore di pressione.

LIVELLI DI ACCETTAZIONE:

o Le perdite dell’estintore o della cartuccia di propellente NON devono essere maggiori di:

 Un tasso annuo del 6% (V/V) di perdita di gas espanso a 20°C, per gli estintori a pressione permanente.

 Un tasso annuo del 5% di carica nominale, per gli estintori e le cartucce di propellente sottoposti a prova mediante pesatura.

 Una perdita dopo la pressurizzazione maggiore di

5cm

di gas al minuto, per gli estintori pressurizzati solo al momento del funzionamento.

2.1.2.7

EQUISITI DEI COMPONENTI

DISPOSITIVO DI AZIONAMENTO:

Per attivazione si intende la totalità delle azioni richieste per la pressurizzazione e il rilascio iniziale dell’agente estinguente.

Forza o energia richiesta per attivare il dispositivo

Tipo di dispositivo Forza o energia massima

Pulsante

Forza N

100 -

Energia J

Leva a compressione 200

Volantino

(a)(b)

100 -

Pomolo a impatto 2

(a)

La forza deve essere misurata in corrispondenza del bordo esterno del volantino.

(b)

La rotazione massima del volantino deve essere 360° per ottenere la completa posizione di apertura.

DISPOSITIVO DI SICUREZZA:

o Il meccanismo di azionamento dell’estintore DEVE essere provvisto di un dispositivo di sicurezza per prevenire l’azionamento accidentale. o

Lo sblocco del dispositivo di sicurezza DEVE richiedere un’azione diversa da quella del meccanismo di azionamento e una forza compresa tra i limiti di 20N e 100N.

Il dispositivo di sicurezza deve essere provvisto di mezzi che indichino se l’estintore è stato azionato, come:



Filo metallico con sigillo



Meccanismo che impedisca il reinserimento del dispositivo o

Il dispositivo di sicurezza DEVE essere costruito in maniera tale che qualsiasi tentativo solo manuale, con forza pari a due volte o superiore indicato nella tabella superiore, di azionare l’erogazione senza prima azionare tale dispositivo.

MANICHETTA E ACCOPPIAMENTI

o Essi DEVONO funzionare per l’intero campo di temperature d’esercizio. o

I sistemi di accoppiamento DEVONO essere progettati e montati senza danneggiare la manichetta o

Prove prestazione manichetta:



Tappare la manichetta e mandare la pressione al valore minimo applicabile in almeno 30s, mantenere la pressione per altri 30s.



Se non scoppia aumentare la pressione fino allo scoppio. Registrare la pressione a cui avviene.

VALVOLA DI COMANDO

Gli estintori DEVONO essere provvisti di una valvola di comando a chiusura automatica che consenta l’interruzione dell’erogazione dell’agente estinguente. Senza perdite. o

Durante le prove di pressione il secondo valore NON DEVE essere minore dell’80% del primo valore misurato, o NON minore del 50% della pressione misurata prima dell’apertura della valvola.

MANOMETRO

DEVE poter essere controllato tramite un’apparecchiatura esterna che controlli il regolare funzionamento del manometro.

Scala del manometro

Legenda:

1_arrotondamento allo 0,5 bar più vicino

Scala del manometro DEVE avere:



Settore zero. Se previsto un arresto finale DEVE trovarsi sulla parte negativa non a valore zero.



Settore verde (settore di lavoro) che corrisponde alle pressioni tra le temperature d’esercizio con tolleranze:

-15% a T min

+6% a T max o Le pressioni derivate sono arrotondate all’unità o al mezzo bar.

I settori ai due lati del verde devono essere rossi.

Errori ammessi:



Max

1 bar all’estremità inferiore del settore verde



±6% della pressione all’estremità superiore del settore verde



Il punto (P+20°C) e l’errore massimo ammesso è

±0,5bar.

Per garantire la visibilità dell’indicatore di pressione il manometro DEVE:



Essere provvisto di una lancetta mobile che percorra radialmente il settore verde, con lunghezza compresa tra il 50% e l’80% dell’altezza del settore verde.



Garantire la sua visibilità alle due estremità del settore verde e a P (+20°C).



Avere la lunghezza totale della scala del manometro almeno 1,5 volte la distanza dallo zero all’estremità dell’alta pressione del settore verde.

I materiali di costruzione del manometro devono essere compatibili con gli agenti estinguenti e il gas propellente.

2.1.2.8

UPPORTO ESTINTORE PORTATILE

Se l’estintore è provvisto di un supporto DEVE avere i seguenti requisiti:

La rimozione dal supporto DEVE essere semplice e il metodo di rimozione ovvio.

Il supporto, quando fissato a parete, deve sostenere un carico di almeno due volte la massa dell’estintore.

2.1.2.9

ESISTENZA ALLA CORROSIONE

Gli estintori DEVONO essere sottoposti a prova in nebbia salina (secondo

ISO 9227) per 480h e a un successivo lavaggio per rimuovere tutti i residui di sale. A seguito di questa prova devono avere i seguenti requisiti:

La forza/energia necessaria attivazione estintore: o 100N_pulsante o 200N_leva a compressione o 100N_volantino o 2J_pomolo a impatto

La durata del funzionamento a (20 ± 10)°C DEVE essere compresa entro

±25% del valore medio a secondo della classe di fuoco dell’estintore.

Dopo il funzionamento il manometro (o l’indicatore di pressione)

DEVONO indicare l’assenza di pressione.

La manichetta DEVE funzionare per l’intero campo di utilizzo a temperatura ambiente di 20±5°C

NON DEVE esservi corrosione del metallo dell’estintore tali da pregiudicare il funzionamento o la sicurezza.

2.1.2.10

DENTIFICAZIONE ESTINTORI D

’

INCENDIO PORTATILI

COLORE o

Il colore del corpo DEVE essere Rosso RAL 3000

MARCATURA o

La marcatura sull’estintore DEVE essere di colore/i contrastante con lo sfondo.

La marcatura, come da immagine in basso, DEVE essere suddivisa in cinque parti.

La marcatura richiesta per le parti 1,2, 3 e 5, DEVONO essere contenute nella medesima etichetta in posizione ben visibile.

La marcatura richiesta nella parte 4 può trovarsi anche in altra posizione sull’estintore.

o Il valore di H per il calcolo dell’altezza dei caratteri (in riferimento a una E maiuscola), NON DEVE essere minore di:



3mm per estintori carica ≤3Kg/L



5mm per estintori carica >3Kg/L o

Se la marcatura in più lingue, valore minimo di H: 2mm.

o L’altezza dei caratteri nelle parti 1,2,3 e 4 deve essere la seguente, con tolleranza ±10%



Parte 1:

1,5 x H per la parola “estintore d’incendio”

0,75 x H per le altre informazioni;



Parte 2:

1 x H;



Parte 3:

1xH;



Parte 4:

0,5xH.

o L’altezza della cornice che contiene la parte 5 deve essere maggiore di 1/3 dell’altezza totale delle parti 1, 2 e 3.

o Sull’estintore deve essere apposta un’etichetta che deve riportare le seguenti informazioni in sequenza:

Prima parte: o la parola “estintore”; o il tipo di agente estinguente; o le classi di spegnimento dell’estintore.

Parte seconda: o le istruzioni per l’uso che devono contenere uno o più pittogrammi che indichino le modalità di utilizzo dell’estintore; o i pittogrammi dei focolari idonei ad estinguere.

Parte terza: o le avvertenze di pericolo; o l’indicazione circa l’uso o non sui quadri elettrici sotto tensione.

Parte quarta: o Le avvertenze generali con le indicazioni degli estremi di omologazione del M.I. e l’indicazione della conformità alla norma EN3-7:2004.

Parte quinta: o Il nome della società responsabile dell’apparecchio.

Esempio marcatura estintore

Nota:

I numeri cerchiati indicano le parti della marcatura ed i numeri a destra di ogni parte indicano l’altezza dei caratteri in proporzione ad H.

2.1.3

INCOLI PROGETTUALI

Funzionamento

Non deve essere capovolto per funzionare

Temperature utilizzo:

Max: 60°C

Min:-20/-30°C

Inizio erogazione dopo 4s apertura valvola

Componenti

Manichetta: o Deve funzionare correttamente nelle temperature di utilizzo o Oltre 3Kg o 3L è obbligatoria o Lunghezze:

400mm o maggiore

250mm se agente estinguente 3Kg o 3L o minore

Dispositivo di controllo pressione: o Da effettuare ciclicamente tramite strumento esterno

Dispositivo di azionamento: o Deve essere nella parte superiore o Forza[N] o Energia[J] necessarie:

100N_pulsante

200N_leva a compressione

100N_volantino

2J_pomolo a impatto

Dispositivo di comando/controllo erogazione: o

Ammesso all’estremità della manichetta o Per controllare e arrestare erogazione

Dispositivo di sicurezza: o Per prevenire azionamenti accidentali o Progettato per resistere almeno a una forza di 400N o Necessario azionamento diverso rispetto alla leva di attivazione

Manometro: o Deve essere controllabile tramite strumentazione esterna

Serbatoio: o Colore: Rosso RAL 3000 o Non deve presentare corrosione

Supporto: o Facile rimozione estintore o

Deve sostenere due volte il peso dell’estintore

2.1.4

ICERCA BREVETTUALE

In questo capitolo si andrà ad affrontare un’analisi progettuale attraverso una ricerca brevettuale. Tramite l’osservazione e l’analisi sarà possibile rendersi bene conto dell’evoluzione del prodotto estintore nei tempi mettendo in luce gli avanzamenti dal punto di vista tecnologico, meccanico e produttivo. Il tutto nel tentativo di capire e focalizzare quindi la nostra attenzione verso quali obiettivi si è concentrata l’innovazione nei tempi verso il mondo dell’estintore.

Autore:

D. Mapes

Anno:

1948

Descrizione:

Primo esempio di estintore: l’uscita dell’acqua in pressione è regolata da un rubinetto superiore. Da notare la salda presa sulla maniglia.

Autore:

A.B. Guise

Anno:

1950

Descrizione:

In questo modello notiamo un primo tentativo di pressurizzazione dell’agente estinguente al momento dell’utilizzo tramite un gas esterno ausiliario.

Autore:

D. Mapes

Anno:

1954

Descrizione:

Questo modello rappresenta uno dei primi modelli di apertura di valvola regolata da una leva.

Autore:

Robert H. Hose

Anno:

1959

Descrizione:

Questo modello rappresenta il primo tentativo di personalizzazione di un estintore. Questa calotta agevolava la presa dell’estintore stesso e nel frattempo proteggeva la valvola da urti.

Autore:

Frederich Sachs & al

Anno:

1971

Descrizione:

Modello funzionale ed ergonomico sfrutta una nuova posizione del pulsante di attivazione che libera un gas ausiliario che mette in pressione l’agente estinguente.

Autore:

Louis F.Allen and

Joseph B. Ott.

Anno:

1975

Descrizione:

In questi anni inizia a emergere il concetto di ergonomia da notare lo studio della presa sulle leve applicato a un modello di estintore meccanicamente molto simile a uno dei nostri giorni.

Autore:

Norbert

Allmendinger

Anno:

1977

Descrizione:

Anche questo modello risulta molto influenzato da principi ergonomici.

Risulta, però, privo di un dispositivo di sicurezza.

Autore:

Edward J. Rozniecki

Anno:

1986

Descrizione:

Questo piccolo esempio di estintore rappresenta un ottimo modello di contenitore pressurizzato che nel corso degli anni

è stato applicato anche ad altri ambiti.

Autore:

Stuart D. Woodman

Anno:

1989

Descrizione:

In questo modello emerge una forte estetica caratterizzata da linee decise e squadrate unite da leggeri raccordi.

Risulta ben definita la meccanica interna dell’estintore.

Autore:

Richard C. Arrington

Anno:

1990

Descrizione:

Questo piccolo estintore rappresenta un accurato studio estetico e funzionale. Le conoscenze meccaniche trovano il loro punto di equilibrio in questo estintore.

Autore:

Brendan T. Mc

Sheffrey

Anno:

1998

Descrizione:

In questo modello notiamo un forte tentativo di integrazione tra la maniglia di presa e quella di attivazione.

2.1.5

ICERCA IN AMBITI DIFFERENTI

In questa sezione andremo a selezionare alcuni oggetti secondo due filoni:

Azionamento leva e sblocco elemento di sicurezza con una sola mano

Erogazione del prodotto attraverso un canale di erogazione esterno

Lo scopo di questa selezione sarà quello di ottenere informazioni di usabilità del prodotto da parte dell’utente che andremo ad evidenziare con test specifici nel capitolo 2.2.2.

Nel capitolo 3, invece, a partire da questa fase di analisi andremo a delineare il concept di partenza per il nostro prodotto.

2.1.5.1

ZIONAMENTO LEVA E TASTO DI SICUREZZA

CON UNA SOLA MANO

Oggetto:

ventosa a pressione

periodo:

anni 80

Descrizione:

interessante studio sagomatura della mano e semplicità di blocco e sblocco con una sola mano.

Oggetto:

sega multifunzione

880EC

(black&decker )

periodo:

2010

Descrizione.

Interessante grip tra mano e presa e possibilità di accensione con una sola mano

2.1.5.2

ROGAZIONE DEL PRODOTTO ATTRAVERSO

UN CANALE ESTERNO

Oggetto:

Accendigas a fiamma

periodo:

2010

Descrizione.

Studio ergonomico impugnatura e accensione risultano essere molto interessanti, semplici e ben integrati nel prodotto

Oggetto:

GOLA action spray

periodo:

2000

Descrizione.

Interessante canale di erogazione rotante di facile comprensione da parte dell’utente

Oggetto:

PATTEX mille chiodi

periodo:

2010

Descrizione.

Originale e alternativo sistema di erogazione del prodotto che non necessita della classica pistola di erogazione.

Risultano necessarie, però, indicazioni d’uso sul prodotto.

Oggetto:

Spruzzatore

periodo:

2000

Descrizione.

Ergonomia del prodotto poco studiata.

L’azionamento del prodotto si rifà a conoscenze pregresse di un prodotto simile.

2.1.6

ICERCA FASCIA DI MERCATO UTILE

Analizzando alcune stime di vendita di estintori si evince subito che l’estintore debba essere il più possibile economico ed eventualmente leggermente personalizzabile con variazioni dell’euro.

Parlando con il responsabile dell’ufficio commerciale dell’azienda è stato possibile fare una stima sulla vendita di estintori

“personalizzati” e “normali”: il 95% dei clienti richiede un estintore economico, semplice e quindi

“normale”; rimane però il 5% dei clienti che richiede un estintore diverso:

“personalizzato” che caratterizzi il loro negozio e che si integri maggiormente con il gusto del negoziante. Riportiamo a titolo di esempio il caso della boutique di “Dolce & Gabbana” nel capoluogo milanese che ha deciso di utilizzare un estintore completamente argentato, ignorando le continue multe per la non regolarità dello stesso che obbligano l’utilizzo del RAL 3000 per i serbatoi.

Dobbiamo, inoltre, aggiungere che in questi settori non c’è ampia concorrenza sulla personalizzazione degli estintori frutto di norme molto restrittive sul suo uso e funzionamento.

Diversamente da ciò che accade in altri paesi.

Quindi il nostro potenziale cliente oscillerà tra la fascia media e quella alta.

Il prodotto che svilupperemo sarà dedicato a una clientela molto esigente, che richiede un prodotto diverso adatto alle proprie idee estetiche e soprattutto funzionali.

Estintore Gallo

MB estintori

2.2

NALISI SPECIFICHE DI PRODOTTO

In questo capitolo analizzeremo a fondo le caratteristiche che il nostro prodotto dovrà avere.

Dopo aver eseguito analisi sul mondo degli estintori e del mercato utile insieme all’ufficio tecnico e al titolare dell’azienda abbiamo delineato le specifiche che il prodotto dovrà avere.

Le specifiche sono caratteristiche precise richieste al prodotto espresse in maniera estremamente sintetica composte da una caratterizzazione metrica e un valore.

Il valore delinea la caratteristica del prodotto. Questo valore può essere ricavato da un’analisi tecnica dei prodotti esistenti anche attraverso prove tecniche, oppure fornite dal produttore stesso del prodotto.

Con il termine metrica, invece, intendiamo una caratteristica misurabile in termini quantitativi, ovvero tramite un’unità di misura, un voto oppure una booleana che indica la presenza o meno della caratteristica espressa attraverso un si o un no.

Dopo questa fase di trasformazione eseguiremo un benchmark tra i prodotti esistenti della fascia di riferimento individuata ed anche un confronto tra metriche e requisiti che metterà a confronto i vari prodotti per aiutarci a scegliere le specifiche obiettivo del nostro progetto.

Le specifiche obiettivo, che delineeremo, saranno divise in accettabili o minime e ideali. Tutto ciò ci darà un intervallo di valori all’interno dei quali far oscillare le caratteristiche del progetto.

Alla fine del processo di engineering otterremo le specifiche finali che dovranno avere il più possibile i valori impostati per le specifiche obiettivo.

Esempi di estintori personalizzati non vendibili in Italia. (www.firedesign.com)

2.2.1

DENTIFICAZIONE DEI REQUISITI DEL CLIENTE

Ora imposteremo i requisiti richiesti dall’ipotetico acquirente ai prodotti della fascia di mercato che abbiamo selezionato.

Requisiti cliente

Processo produttivo economico

Facile eseguirvi manutenzione

Leggero (non ulteriormente appesantito)

Resistente

Facile da usare

Facile da impugnare

Sicuro

Adattabile a diverse tipologie estintore

Facilmente riponi bile/appendibile

Avere un aspetto tecnico

Avere un aspetto gradevole

Metriche

Prezzo processo produttivo [voto 1-5]]

Personalizzazione smontabile [Si/No]

Tempo smontaggio [voto 1-5]

Massa volumica elementi aggiuntivi

Presenza di grip sulla leva [Si/No]

Elemento protezione urti valvola [Si/No]

Elementi di sicurezza [Si/No]

Elemento anti-ribaltamento [Si/No]

Presenza Gancio esterno [Si/No]

Valutazione funzionale [voto 1-5]

Valutazione qualitativa [voto 1-5]

2.2.2

ENCHMARK FRA I PRODOTTI ESISTENTI

In questa fase di benchmark elencheremo una raccolta di prodotti direttamente concorrenti e le loro caratteristiche principali al fine di avere dei dati di raffronto.

In questa fase di selezione di aziende competitor terremo in forte risalto la fascia di mercato individuata nel capitolo iniziale, ma terremo in forte considerazione anche gli altri prodotti per eventuali spunti progettuali.

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa volumica

EXMON

EXM-005

Polvere

6Kg

Note: interessante la base anti ribaltamento in metallo

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa volumica

GLORIA

Polvere

2Kg

Note: interessante la base anti ribaltamento in neoprene e la copertura della valvola, di eccellente finitura superficiale e ben armonizzata col corpo dell’estintore.

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa volumica

LOUIS

15006002 polvere

6kg

Note: interessante la leva per l’avviamento della pressione interna e la leva sulla manichetta

 Marca

 Modelllo

 Agente estinguente

 Massa

UNIX

IPI-6H polvere

6kg volumica

Note: interessante la leva per l’avviamento della pressione interna e la leva sulla manichetta

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa

UNIX

AG-3F acqua

6kg volumica

Note: interessante la leva per l’avviamento della pressione interna e la leva sulla manichetta

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa volumica

BADGER

B10BC acqua

6kg

Note: interessante la linearità del pulsante di azionamento e il grande diametro del manometro.

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa

GLORIA

43A polvere

6kg volumica

Note: interessante la maniglia di presa dell’estintore: dimensioni generose e alto grado di grip.

 Marca

 Modello

 Agente estinguente

 Massa volumica

GLORIA

F 6 SKK polvere

6kg

Note: interessante la maniglia di presa dell’estintore: pienamente integrata nell’estintore, il pulsante di azionamento, la leva di sicurezza e la collocazione della manichetta.

2.2.3

ENCHMARK DELLE METRICHE

Tempo smontaggio

[voto 1-5]

Massa volumica elementi aggiuntivi

Presenza di grip sulla leva [Si/No]

Elemento protezione urti valvola

[Si/No]

Elementi di sicurezza

[Si/No]

Elemento antiribaltamento

[Si/No]

Presenza

Gancio esterno

[Si/No]

Valutazione funzionale

[voto 1-5]

Valutazione qualitativa

[voto 1-5]

Ora approfondiremo i prodotti selezionati mettendo a confronto tra loro le diverse metriche ricavate nelle pagine precedenti a partire dai requisiti del cliente.

Metrica

Modello

Prezzo processo produttivo

[voto 1-5]]

Personalizza zione smontabile

[Si/No]

EXM-005

(Base)

(copriv alvola)

15006002 IPI-6H

(leva)

AG-3F

(leva)

B10BC 43A

3 4

(leva)

F6SKK

(leva, manich e man e manigli a)

2.2.4

ENCHMARK DEI REQUISITI

Adattabile a diverse tipologie di estintore

Facilmente riponibile/ appendibile

Avere un aspetto tecnico

Avere un aspetto gradevole

Dopo aver confrontato le metriche delle specifiche di prodotto che abbiamo selezionato, diamo dei voti ai requisiti che abbiamo selezionato precedentemente.

■  scarso

■■  sufficiente

■■■  buono

■■■■  ottimo

Requisito

Modello

EXM-005 F2 1500600

IPI-6H AG-3F B10BC 43A

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F6SKK

Processo produttivo economico

Facile eseguirvi manutenzione

Leggero

(non ulteriormente appesantito)

Resistente

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Facile da usare

Facile da impugnare

Sicuro

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2.2.5

DENTIFICAZIONE DELLE SPECIFICHE OBIETTIVO

Ora, dopo aver confrontato i vari requisiti tra i diversi estintori selezionati, andremo a delineare le varie specifiche obiettivo che il nostro prodotto dovrà avere. Risulta essere molto importante fissare queste specifiche per avere sia dei “valori obiettivo” che dei valori limiti minimi che l’estintore dovrà avere.

Riportiamo di seguito le varie specifiche obiettivo suddivise in due tipologie: accettabili che esprimono il limite minimo e ideali che esprimono il limite massimo o ottimale che il progetto potrà avere.

Metrica Accettabile Ideale

Prezzo produttivo economico

[€] 20

Facile eseguirvi manutenzione [Si/No]

Velocità smontaggio personalizzazione

3 per manutenzione [min]

Massa elementi personalizzazione [Kg]

0,5

Valutazione di resistenza [1-5]

Facilità d’uso [1-5]

Presenza di grip in gomma [Si/No]

Presenza di più sicure [Si/No]

Personalizzazione adattabile a diverse

No tipologie di estintore [Si/No]

Larghezza base [cm]

Presenza di un gancio [Si/No]

Valutazione funzionale [1-5]

0,1

Valutazione qualitativa [1-5]

3 5

Abbiamo così formalizzato gli obiettivi del nostro progetto, ora proseguiremo con le scelte progettuali tenendo sempre conto di questi valori e di cosa comportano.

2.3

SER CENTERED DESIGN

Alla base dell'usabilità può essere posto il processo User Centered Design.

L'essenza di questo processo, che prevede il coinvolgimento dell'utente finale del prodotto in tutto il ciclo di ideazione, progettazione e sviluppo, può essere definita come "la pratica di disegnare i prodotti in modo da permettere all'utente di assolvere i propri compiti con il minimo stress e la massima efficienza".

Oggi questo processo user centred design è regolamentato nello standard

ISO 13407.

I quattro principi dell'UCD che ne riassumono le caratteristiche, sono:

4. Approcio multidisciplinare

Focalizzzazione utenti e loro compiti

3. Design interattivo

2. Misure quantitative e qualitative uso prodotto

1_focalizzazione sugli utenti e i loro compiti: è necessario un approccio sistematico e strutturato agli utenti, che permetta di registrare tutte le informazioni relative ai loro compiti e che li coinvolga in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto;

2_misure quantitative e qualitative circa le caratteristiche d'utilizzo del prodotto;

3_design iterativo, basato sulla struttura "primo design > test > secondo design", da applicarsi fin dalle prime fasi di ideazione in maniera ciclica lungo tutto l'arco di sviluppo del prodotto;

4_approccio multidisciplinare del team di usabilità, che sia in grado di avere una conoscenza trasversale di campi anche molto diversi come marketing, formazione, fattori umani, multimedia.

ISO 13407-2000, Human centred design processes for interactive systems.

Alla base del ciclo di produzione di un sistema interattivo vi sono tre elementi: il modello del progettista, l'immagine del prodotto e il modello dell'utente.

Per una buona progettazione sono quindi necessarie due condizioni:

_fornire un buon modello concettuale che permetta facilmente all'utente di prevedere i risultati delle proprie azioni;

_rendere visibili le cose e creare delle corrispondenze tra strumenti, azioni e reazioni. Fondamentale diventa quindi il principio del mapping.

A facilitare questo processo interviene il feedback. I problemi di usabilità e le difficoltà di interazione esistono quando non vengono rispettati questi principi: i comandi diventano arbitrari e non giustificati, costringendo l'utente a un inutile sforzo di memoria.

Con il modello user centered design, che inizia ad affermarsi su larga scala alla fine degli anni '80, si riconosce l'importanza non solo delle capacità e dei vincoli fisici e cognitivi dei singoli utenti, ma anche delle relazioni culturali, sociali e organizzative, nonché degli artefatti cognitivi distribuiti nell'ambiente che influenzano il modo di lavorare dell'uomo.

Fanno parte del processo UCD:

_Conoscenza degli utenti

_Analisi comparativa

Definizione dei requisiti di usabilità. Si devono definire quali sono le priorità dei vari aspetti dell'usabilità del prodotto.

Questa gerarchia dovrà guidare nella scelta fra soluzioni diverse: ad esempio, se il prodotto prevede un utilizzo saltuario, l'accento dovrà essere posto più sulla facilità di apprendimento e utilizzo, piuttosto che sulla personalizzazione. Per ciascuna caratteristica vanno individuate delle misure di riferimento (se possibile sfruttando l'analisi comparativa) e i limiti di accettabilità.

_Progettazione parallela

_Prototipazione

_Validazione di usabilità attraverso test

_Indagine follow up

2.3.1

ALIDAZIONE DI USABILITA

’:

TEST

In questa fase andremo a proporre a uno specifico target d’utenza un set di alcuni oggetti , mostrati nel capitolo 2.1.4, che presentino un

’erogazione del prodotto contenuto attraverso un canale esterno. Lo scopo di questa prova sarà quello di sottoporre l’utenza all’analisi e utilizzo di questi oggetti.

Analizzeremo le prove di utilizzo degli oggetti indirettamente tramite un questionario da compilare a cura dell’utente, che sappia svelare le problematicità e i pregi dell’erogazione. Noi, invece, analizzeremo direttamente l’utente durante le prove di usabilità annotando tutte le possibili problematicità e migliorie.

Gli oggetti che andremo ad analizzare sono i seguenti:

1.Accendigas 2. Collante 3. Spruzzatore 4. Farmaco

Il questionario sarà così composto:

Dati generali utili all’identificazione del target

Immagine e nome del prodotto utile alla chiara identificazione del prodotto da parte dell’utente

Domande mirate che evidenzino i seguenti aspetti o

Rapporto ergonomico con l’oggetto o Erogazione del prodotto o Istruzione per erogazione del prodotto o Azionamento del prodotto o Sistema di sicurezza o Esperienze pregresse utilizzo prodotto

Riportiamo nelle due pagine seguenti il format del questionario sottoposto.

Dati generali

1. Sesso

o M

QUESTIONARIO USABILITA’

Prodotto:

[inserire nome prodotto]

o F

2. Età

o < 16 o 16-25 o >25

3. Altezza

o <160 o 160-180 o >180 o Mancino o Destroso o Ambidestro

NOTA:

Leggi con attenzione ciascuna affermazione che viene presentata ed indica la tua risposta segnando

la casella corrispondente ad uno dei numeri nella scala; non pensare a lungo prima di

rispondere. Se non sai cosa rispondere ad una particolare voce, segna la casella centrale della scala.

Completo disaccordo Completo accordo

4. Penso che mi piacerebbe utilizzare questo metodo di accensione della fiamma

1 2 3 4 5

5. Ho pensato che il sistema fosse facile da utilizzare

1 2 3 4 5

6. Penso che avrei bisogno delle istruzioni per utilizzare questo sistema di accensione della fiamma

7. Ho trovato l’impugnatura molto confortevole

1 2 3 4 5

8. Ho trovato l’azionamento a pulsante e il pulsante di sicurezza facilmente azionabili

9. Non ho trovato alcun problema ad accendere la fiamma

1 2 3 4 5

10. Non ho trovato alcun problema a regolare la fiamma

1 2 3 4 5

11. Non ho trovato alcun problema a sbloccare il pulsante di sicurezza

1 2 3 4 5

12. Ho trovato il sistema di accensione inutilmente complesso

1 2 3 4 5

13. Ho premuto il pulsante di sicurezza prima di azionare il pulsante di accensione della fiamma

1 2 3 4 5

14. Ho trovato il sistema di sicurezza dell’erogazione molto sicuro

1 2 3 4 5

15. Ho trovato i passaggi per l’accensione della fiamma ben integrati nel prodotto

1 2 3 4 5

16. Ho rilevato troppe incoerenze nel metodo di accensione e controllo della fiamma

1 2 3 4 5

17. Immagino che la maggior parte delle persone potrebbero imparare ad utilizzare questo prodotto molto velocemente

18. Ho trovato il prodotto molto scomodo da utilizzare

19. Mi sono sentito molto sicuro nell’utilizzo del prodotto

1 2 3 4 5

20. Avevo delle conoscenze pregresse nell’utilizzo di un prodotto simile

1 2 3 4 5

2.3.2

ALIDAZIONE DI USABILITA

’:

RISULTATI TEST

Abbiamo deciso di suddividere i risultati dei test di usabilità in diverse categorie per rendere più fluido e chiaro il tutto:

Erogazione e istruzioni erogazione

Tra i vari metodi di erogazione proposti agli utenti selezionati è emerso che il sistema di erogazione del farmaco gola action risulta essere quello più gradito e di facile comprensione da parte dell’utente.

Dall’altro lato, invece, il sistema di erogazione della colla pattex mille chiodi risulta essere quello meno gradito e di difficile comprens ione d’uso dall’utente. Infatti risultano essere necessarie le istruzioni per il suo utilizzo.

Nello specifico il 52% del target gradisce il sistema gola action, mentre il 16% non gradisce il sistema pattex mille chiodi.

Va inoltre notato che il 71% degli utenti avrebbe necessità delle istruzioni per utilizzare il prodotto pattex, mentre il 92% non avrebbe bisogno delle istruzioni per utilizzare il prodotto gola action.

Dobbiamo, però, notare che il 96% reputa necessarie le istruzioni per utilizzare lo spru zzatore e che l’84% lo reputa facile da utilizzare.

Inizialmente potrebbero porsi in netta contraddizione le due risposte, ma se ci soffermiamo sull’ultima risposta ci rendiamo conto che l’88% delle persone aveva conoscenze pregresse nell’uso di un prodotto simile. Il tutto ci porta quindi ad affermare che il modello di erogazione risulta essere un modello semplice d’uso perché fa parte del bagaglio culturale delle nostre abitudini, ben radicata nel nostro vivere quotidiano.

Rapporto ergonomico

L’impugnatura dell’accendigas risulta essere, senza dubbio, quella più confortevole, studiata per una presa ergonomica e soprattutto adatta alla presa e azionamento con una sola mano.

Lo spruzzatore, invece, non presenta la minima attenzione all’impugnatura la presa dell’oggetto è caratterizzata da linee squadrate e geometriche. Infatti il

64% reputa l’impugnatura assolutamente non confortevole.

Azionamento

Il prodotto che risulta avere un migliore azionamento è lo spray medicale raggiungendo quota 96% per la sua facilità di azionamento. Questo dato appare in strettissima conseguenza con i dati raccolti precedentemente.

Dobbiamo, però, notare che risulta che la colla pattex raggiunge quota 92% nella facilità di azionamento, nonostante le difficoltà nel capire come usarlo il funzionamento risulta ottimale.

Sistema di sicurezza

Nonostante abbia ottime qualità nell’azionamento, nell’erogazione e nella presa il sistema di sicurezza dello spray medicale raccoglie il 72% di sfavore per la poca sicurezza del sistema di erogazione. È sufficiente un lieve tocco per nebulizzare il prodotto in qualsiasi posizione dell’erogatore.

Invece l’accendigas raggiunge il 96% di soddisfazione per il suo sistema di sicurezza: facilmente intuibile e sicuro non permette l’azionamento della fiamma ai bambini.

Conoscenze pregresse

In perfetta sintonia con i risultati raccolti abbiamo notato che il 92% degli utenti aveva avuto in sistema come quello dello spray medicale.

Probabilmente ciò spiega la semplicità nell’erogazione del prodotto misurata nei vari test.

Mentre il 76% del target non aveva la minima conoscenza di un metodo di erogazione similare a quello della colla pattex. Motivazione deducibile anche dalle difficoltà emerse nell’utilizzo del prodotto stesso.

2.4

RIEF

Dopo questa lunga fase di ricerca e soprattutto in relazione ai vari test effettuati e alle interviste dirette fatte agli utenti sono emerse diverse caratteristiche che il prodotto dovrà avere.

In questa fase, quindi, andremo a definire Il brief del nostro progetto.

Il brief è la descrizione del prodotto da progettare in un breve testo che definisce l’utente a cui è indirizzato, le funzioni che deve avere (ovvero i requisiti), le prestazioni a cui deve rispondere (i bisogni) e le soluzioni che abbiamo ipotizzato.

ESIGENZE

Funzionalità

Velocità

Facilità di assemblaggio

Ergonomico

Pulibile

Differenziazione estetica

Differenziazione funzionale e tecnologica

REQUISITI

Comprensione dell’utilizzo alla portata di tutti (user friendly)

Poche fasi per attuazione

Progettazione mirata ai criteri del design for assembly

Adattabile a un percentile ampio e variegato

Ridurre al minimo i tempi di pulizia

Esprimere un valore aggiunto al prodotto

Esprimere e riprogettare delle funzioni aggiuntive al progetto

SOLUZIONI

Riprogettazione del sistema di leveraggio mantenendo inalterata la forma dell’anello di erogazione per mantenere chiaramente comprensibile cosa tirare

Erogare il prodotto utilizzando una sola mano mantenendo la seconda mano sulla manichetta rendendo l’erogazione più veloce.

Aggiungere delle indicazioni sonore.

Minimizzare il numero dei componenti e delle fasi di assemblaggio

Presa stretta e lunga per essere adattabile alle diverse tipologie di mano.

(Aspetto ruvido e lamellato per garantire un’ottima aderenza della mano)

Creare una scocca di protezione che semplifichi l’operazione di pulizia e possa garantire altri requisiti come la sicurezza.

Cover di copertura personalizzabile a seconda del cliente

Possibilità inserire elementi tecnologici atti a ridurre i tempi e i costi di manutenzione (touch screen, indicazioni sonore…)

Minima differenziazione interna

Economico

Sicurezza

Qualità

Utilizzo in ambiti differenti

Facilità di riposizionamento

Utilizzo di una meccanica standard ben consolidata

Bassi costi di processo

Messa in sicurezza della valvola per migliorare la resistenza agli urti

Le varie scelte dovranno essere guidate da questo valore per garantire tutti gli altri requisiti

Scelta di materiali adattabili e integrabili a diversi ambienti e climi.

Predisposizione di opportuni agganci e sedi

Dal processo di reverse engineering analizzeremo il sistema di erogazione e lo manterremo tale

Dati i bassi lotti di produzione prediligeremo tecnologie di produzione di uno stampaggio con costi contenuti.

Ipotizzeremmo un sistema in grado di incapsulare la valvola e proteggerla in caso di caduta

Leggendo attentamente le varie normative abbiamo un’idea molto precisa dei test che l’estintore dovrà effettuare. Quindi ipotizzeremo la scelta dei materiali e dei processi sulla base di essi.

Ipotizzeremo dei materiali nati per ampi range di temperatura, poco sensibili agli sbalzi termici.

Per mantenere il sistema di sostegno dell’estintore più stabile ipotizzeremo un sistema di aggancio al serbatoio.

EVERSE ENGINEERING

Dopo quest’attenta fase di ricerca e di confronto, è arrivato il momento di iniziare la fase più ricca del progetto.

Attraverso il reverse engineering, fondamentale ai fini della riprogettazione, avremo un primo approccio prettamente sperimentale e analitico per l’oggetto che andremo a riprogettare.

Diamo ora una definizione precisa di reverse engineering: con questo termine si intende un esame di un dispositivo oggetto o sistema esistente tramite un processo di analisi dei suoi principi tecnologici e delle sue strutture, funzioni ed operazioni. Il seguente metodo comprende la ricerca di informazioni, l’osservazione e lo smontaggio dell’oggetto o sistema che si andrà ad osservare anche tramite l’analisi dettagliata delle funzioni di sottoassiemi e componenti.

Risulta doveroso sottolineare l’importanza fondamentale del reverse engineering nel processo di progettazione risultando un forte strumento di ispirazione, non di imitazione. Esso, infatti, fornisce indicazioni utili su chi ha già affrontato determinati problemi fornendo indicazioni utili sulle specifiche di prodotto e di produzione, soluzioni tecniche, inoltre mette in evidenza problemi progettuali (funzionali e tecnologici) che potrebbero presentarsi in fase progettuale.

Questa metodologia si basa su un processo standard che prevede diversi passaggi che portano alla fase di riprogettazione.

Riportiamo di seguito uno schema che mostra le diverse fasi di questa metodologia. Dobbiamo, inoltre, sottolineare che l’ordine di elencazione rispecchia anche l’ordine cronologico dei vari passaggi utile a eseguire il processo nella maniera più corretta.

Sviluppo modelli progettuali

Esperienza concreta

Analisi progettuale

RIPROGETTAZIONE

Investigazione

Le fasi del reverse engineering

 Investigazione

In questa fase il prodotto viene osservato esternamente dal punto di vista dell’utente.

Tramite un modello black box definiremo gli input e gli output dell’oggetto, ovvero analizzeremo l’oggetto come se fosse una scatola nera, quindi smontandolo e capendone i meccanismi interni.

Questa definizione ci porta a capire le modalità di funzionamento dell’oggetto stesso, ma anche ad iniziare a cogliere la complessità e a raccogliere i primi spunti per la riprogettazione.

 Esperienza concreta

In questa fase ci iniziamo a porre in maniera più critica verso l’oggetto. Qui il prodotto viene smontato e osservato tramite un modello glassbox, come se l’oggetto fosse esternamente trasparente e lasciasse intravedere tutto il suo interno.

Gli obiettivi di questa metodologia sono di riconoscere i sottoassiemi e le relative funzioni al fine di capire meglio i principi di funzionamento del prodotto e a rilevare i parametri operativi per aiutarci a ragionare meglio sulle scelte progettuali.

 Sviluppo modelli progettuali

Questa fase è un ulteriore sviluppo dell’esperienza concreta. Qui vengono sviluppati dei modelli cinematici e dinamici che consentono di capire le iterazioni tra i vari meccanismi e i sistemi del prodotto.

Questa fase viene sviluppata tramite modelli 2D, 3D con sistemi CAD oppure può arrivare a veri e propri prototipi.

 Analisi progettuale

Questa fase può comprendere sia lo studio dei modelli e dei prototipi sviluppati nel punto precedente sia una ricerca brevettuale.

Tramite lo studio dei modelli si può arrivare a migliorare e ad ottimizzare le iterazioni tra i vari sistemi e/o componenti. La ricerca brevettuale, invece, è uno step importante per comprendere il funzionamento di prodotti similari, analizzare le soluzioni tecniche e acquisire importanti fonti di ispirazioni per il nostro progetto.

3.1

NVESTIGAZIONE

Ora andremo ad analizzare il nostro oggetto: l’estintore con il modello black box, precedentemente spiegato.

Modello black-box:

Input

FUNZIONE

DEL

SISTEMA

Applicazione modello blackbox all’estintore:

Output forza dell'utente

Agente estinguente

Converte la forza impressa alla leva in energia per l'apertura della valvola e il funzionamento del mezzo

Agente estinguente

Ritorno sonoro

Analisi delle modalità di funzionamento

Con il modello black-box esplicitato nella pagina precedente attraverso un sunto molto sintetico e schematico che ci aiuta a capire come funziona l’estintore.

Gli input:

• Agente estinguente

All’interno del serbatoio trova posto l’agente estinguente. Esso

è disponibile sotto diverse forme a seconda della tipologia da estinguere.

• forza dell'utente

La forza dell’utente è l’elemento necessario per mettere in moto il sistema estintore. L’utente applica una forza sulla leva superiore posta sul punto più alto dell’estintore tale per cui la valvola interna dell’estintore si alzi e metta in moto il sistema.

Funzione del sistema estintore

La funzione del sistema estintore sarà quella di convertire la forza dell’utente in forza per l’apertura della valvola di uscita dell’agente estinguente.

Nel caso di un estintore a pressione permanente il sistema agirà direttamente sull’apertura della valvola. Mentre nel caso di estintori pressurizzati al momento dell’utilizzo il sistema agisce su un dispenser interno che permetterà al sistema estintore di funzionare.

Gli output:

• Ritorno sonoro

Questo è l’output sonoro che l’utente sentirà quando metterà in funzione il sistema.

• Agente estinguente

L’agente uscirà fino a che il sistema sarà messo in funzione dall’utente.

Spunti progettuali

Da tutto questo sistema black-box risulta essere evidente che i punti fondamentali sono l’iterazione tra l’utente e il sistema estintore e l’operazione di trasformazione necessaria al buon funzionamento della meccanica che andremo ad analizzare nelle fasi successive.

Gli spunti progettuali iniziali saranno quindi indirizzati alle possibilità di miglioramento nel la funzionalità del sistema e dell’ergonomia dello stesso.

3.2

SPERIENZA CONCRETA

In questa fase analizzeremo più a fondo il sistema estintore. Per prima cosa, supportati dall’azienda MB estintori di Legnano, abbiamo procurato un estintore da 6Kg.

Il modello in dotazione è il PMB6B/EN, prodotto ampiamente commercializzato dall’azienda come prodotto di fascia medio bassa. Il costo economico della produzione del serbatoio di questo modello si distingue per il basso costo di produzione e l’alto grado di sicurezza.

Il percorso di esperienza concreta che effettueremo sarà suddiviso nelle seguenti fasi di analisi:

Presentazione oggetto

Storyboard d’utilizzo

Identificazione dei gruppi funzionali

Conclusioni e scelte progettuali

3.2.1

NALISI OGGETTO CAMPIONE

Nelle figure di seguito riportate vengono mostrate tutte le componenti esterne dell’estintore campione che abbiamo in dotazione.

Componenti esterne:

Leva di attivazione

Leva di presa

Anello di sicurezza

Manometro

Manichetta

Serbatoio

Base

Cartellino manutenzione

Etichetta esplicativa

3.2.2.

TORYBOARD USO TIPICO

La storyboard mostra le operazioni da compiere passo passo per il corretto uso dell’estintore. L’analisi fotografica mette in evidenza le azioni dell’utente, i metodi e i momenti di iterazione con l’oggetto estintore.

Nelle immagini seguenti verrà mostrato l’ordine cronologico delle operazioni da svolgere:

Presa dell’estintore tramite apposita leva

Estrazione

Anello di sicurezza

Presa manichetta nella parte finale di erogazione e posizionamento della manichetta verso la base del principio d’incendio

Pressione sulla leva di attivazione fino al punto di stop.

Rilascio della leva alla fine dell’estinzione dell’incendio o al termine del quantitativo di agente estinguente

Dall’analisi della storyboard possiamo affermare che l’utente interagirà con i seguenti componenti:

Maniglia che verrà utilizzata per le operazione di movimentazione e presa dell’estintore stesso.

Anello di sicurezza utilizzato dall’utente per l’operazione di avvio della meccanismo di uscita dell’agente estinguente.

Manichetta presa per posizionare l’uscita dell’agente estinguente alla base del principio d’incendio.

Leva di attivazione utilizzata come iterazione finale dell’utente per l’uscita dell’agente estinguente.

Risulta di fondamentale importanza lo studio di queste iterazioni tra le parti al fine di ottenere un progetto finale quanto più possibile focalizzato e attento alle esigenze dell’utilizzatore.

3.2.3

DENTIFICAZIONE DEI GRUPPI FUNZIONALI

Una volta osservate le componenti esterne dell’estintore ed aver realizzato una storyboard che descrive il suo funzionamento possiamo passare all’analisi della componentistica interna.

Nella prima fase smonteremo l’oggetto per poter capire come è assemblato e quali sono i gruppi funzionali che compongono il sistema stesso.

Nella seconda fase, invece, verrà smontato completamente per permetterci di analizzare ogni singolo pezzo e le iterazioni tra loro attraverso il modello glass-box.

Per una migliore iterazione con l’oggetto stesso quoteremo le varie componenti per realizzare un modello 3d parametrico dell’estintore. Questa fase di restituzione sarà molto utile anche all’atto della riprogettazione dell’oggetto.

Iniziando a smontare l’estintore in dotazione appare facile individuare tre gruppi funzionali:

Gruppo di azionamento_composto da:

1. Tubo pescante

2. Valvola

3. Pistoncino per valvola

4. Guarnizione OR di tenuta

5. Guarnizione OR di tenuta

6. Molla pistoncino

7. Premi valvola

8. Guarnizione di tenuta valvola

9. Alzata per valvola

10. Leva inferiore (maniglia)

11. Leva superiore (pulsante di azionamento)

12. Spina di sicurezza

13. Perno di rotazione

14. Guarnizione tenuta OR manometro

15. Manometro

16. Cartellino di manutenzione

Gruppo di contenimento_composto da:

17. Serbatoio

18. Fondello in plastica

19. Etichetta esplicativa

Gruppo di controllo_composto da:

20. Manichetta

21. Elemento raccordo valvola

22. Elemento giunzione manichetta

23. Rompigetto

Modello glass box

Dopo aver individuato i tre gruppi funzionali e i singoli componenti possiamo delineare un modello glass-box che rappresenta le iterazioni tra i componenti principali del sistema estintore.

3.2.4

NALISI CINEMATICA ESTINTORE

Lo sviluppo di un modello è un utile metodo per lo studio delle varie iterazioni tra i componenti interni, la cinematica e le forze che si sviluppano sull’estintore.

Seppur connotato da un meccanismo piuttosto semplice attraverso varie immagini verranno messe in luce tutte le varie iterazioni attraverso schematizzazioni in 2D della meccanica interna.

PASSO 1:

L’utente applica una forza F per togliere l’anello di sicurezza

(evidenziato in verde).

In seguito afferrerà la manichetta, ma in questa fase non ci interessa.

PASSO 2:

L’utente applica una forza F alla leva rappresentata nel pulsante di attivazione. Tanto maggiore sarà la distanza dalla valvola tanto minore sarà il valore della forza F.

PASSO 3:

Esercitando la forza F sopra citata il pistoncino viene spinto nel condotto della valvola.

Quando l’utente non eserciterà più la forza

F il pistoncino ritornerà alla sua posizione grazie alla molla di recupero.

PASSO 4:

I passi precedentemente illustrati permetteranno all’agente estinguente in pressione di uscire prima dal tubo pescante, poi dal condotto della valvola e infine dalla manichetta.

Il tutto finché l’utente eserciterà la forza F o finché l’agente non sarà terminato.

3.3

PECIFICHE DI PRODUZIONE

Dopo questo lungo percorso di reverse engineering è utile ai fine di una progettazione mirata capire le tecnologie di produzione utili e discutere anche in collaborazione con l’ufficio tecnico dell’azienda le ipotesi inerenti le specifiche di produzione.

L’obiettivo di questa discussione è quello di andare ad adattate la configurazione del prodotto alle tecnologie produttive presenti in azienda o eventualmente esterne; ma soprattutto sono fondamentali per iniziare a redigere una stima dei costi e un preventivo di massima.

Dalle specifiche di prodotto e dalla fase di reverse possono derivare le specifiche di produzione, ma sempre basate sui principi di funzionamento, sulla struttura del prodotto estintore, sulle relazioni ei disegni tra i vari componenti dell’estintore stesso.

Partendo dai dati fornitici sul estintore in dotazione ipotizziamo le diverse specifiche.

Possiamo dividere le specifiche di produzione in tre gruppi:

1. Dati generali:

Volume di produzione: 50000 unità

Durata minima: 5 anni

Prezzo al pubblico: 300€ (circa)

Investimento: 20

0.000€ (circa)

Requisiti tecnici sull’assieme:

Smontaggio minimo ogni 6 mesi

Ampia durata per un alto numero di cicli d’uso

Resistenza dei materiali e dei giunti

Superficie di giunzione precisa

Assemblaggio rapido e semplice da parte dell’operatore e del manutentore

Peso contenuto

3. Requisiti tecnici sui componenti aggiuntivi

Forma dell’elemento di personalizzazione semplice e attraente

Buone tolleranze dimensionali

Ottima finitura superficiale

Bassi limiti di tollerabilità sui difetti di stampaggio.

Teniamo presente che questa è solo una fase di ipotesi di specifiche di produzione. Esse verranno meglio definite una volta stabilito l’orientamento del nostro concept.

4 C

ONCEPT

Siamo giunto alla fase centrale del progetto: la fase di concept.

In questa fase del progetto metteremo in pratica tutte le nozione oggettive apprese nei capitoli precedenti per esprimere proposte creative interessanti e adatte ai nostri obiettivi e vincoli progettuali.

In questa fase di concept esprimeremo tutte le diverse proposte progettuali per andare a definire tutti i concetti che devono caratterizzare il nostro progetto e fissare le basi per la realizzazione dello stesso.

In questa fase di espressione di proposte progettuali terremo sempre ben presente tutta la parte di normative ben delineata nei primi capitoli.

4.1

EFINIZIONE PROGETTO

Per una maggiore chiarezza, soprattutto nostra, prima di andare ad esplicitare i concetti basilari del progetto è meglio riassumere gli obiettivi espressi finora.

Su questi obiettivi andremo a erigere le fondamenta del nostro prodotto. Il prodotto stesso esprimerà questi concetti ricavati da varie fasi del metodo progettuale ovvero l’ipotesi progettuale iniziale, requisiti del cliente, specifiche di prodotto e di produzione.

Di seguito riportiamo in maniera dettagliata quelli che sono i diversi obiettivi:

Differenziazione estetica dal mercato base

Caratteristica fondamentale per l’estintore che andremo a riprogettare

è la forte differenziazione estetica che andrà ad attirare una fascia consumers molto esigente e desiderosa di un prodotto diverso e adatto alle proprie esigenze.

Differenziazione funzionale

Il target al quale sarà indirizzato il prodotto risulta essere molto esigente non solo di una qualità estetica, ma anche di una forte funzionalità del prodotto estintore come qualità tattili, di sicurezza, di durata dei componenti.

Leggere modifiche alla meccanica interna

Questo punto risulta essere di fondamentale importanza per garantire i costi, la fattibilità e il risultato del prodotto estintore stesso.

Il mantenere una meccanica interna ci permetterà di mantenere uno standard produttivo già perfettamente collaudato e garantito dall’azienda MB estintori stessa nel corso di molti anni.

Facilità di assemblaggio e smontaggio

La facilità e la semplicità di assemblaggio condizionano notevolmente i tempi di produzione e quindi i costi stessi di produzione. Inoltre, l’estintore subendo una manutenzione minima ogni 6 mesi avrà necessità di avere una personalizzazione facilmente smontabile e riposizionabile in poco tempo.

Semplice

La semplicità risulta essere una caratteristica molto comune nei processi di progettazione.

Abbiamo avuto mo do di notare che l’oggetto estintore ha subito diverse modifiche che l’hanno portato a una notevole semplicità estetica e funzionale. Pertanto il nostro concept dovrà essere orientato alla medesima filosofia.

Funzionale

Il progetto che andremo a sviluppare dovrà mantenere inalterata la funzionalità del prodotto estintore. Esso dovrà comunicare in maniera semplice il suo metodo di utilizzo a tutti. Il tutto sarà poi verificato attraverso una storyboard del suo utilizzo.

Ergonomico

La forma della nostra personalizzazione dovrà essere il più possibile orientata a migliorare l’ergonomia dell’oggetto estintore stesso. Il tutto dovrà rendere l’oggetto più user friendly possibile.

Terremo quindi in considerazione l’user centered design che mette l’utilizzatore al centro del proprio processo progettuale. Sarà di vitale importanza mantenere una forte iterazione tra leva di attivazione e mano dell’utente.

Processo produttivo economico

La nuova personalizzazione dell’estintore dovrà essere prodotta con bassi costi di produzione e assemblaggio. Dal momento che non si prevedono alti volumi di produzione e meglio contenere i costi per immettere sul mercato un prodotto a un prezzo ragionevole.

Basso investimento

Come diretta conseguenza del punto precedente troviamo un basso investimento del processo di produzione. Dobbiamo infatti puntare verso processi economici o a tecnologie già presenti in azienda.

Sicurezza

La personalizzazione che andremo ad effettuare dovrà essere per prima cosa sicura e, anzi, aumentare la sicurezza dell’utilizzatore.

Dovremmo quindi eliminare ogni possibile punto di pericolosità sull’oggetto estintore stesso.

Permeabilità del design

La personalizzazione che andremo a progettare dovrà avere una linea coerente con la forma dell’oggetto che possa rimanere inalterata per diverso tempo e non frutto di una moda o di un momento particolare.

Qualità

Gli obiettivi di basso costo di produzione dovranno tenere sempre bene in considerazione un’alta qualità sia estetica che funzionale de ll’estintore.

Mancando questo valore il prodotto ha altissime probabilità di diventare un grande flop.

Utilizzo su diversi modelli

Il poter adattare il progetto di personalizzazione risulta essere molto funzionale sia per la riduzione dei costi sia per l’allargamento del prodotto personalizzato ad altre fasce di prodotto.

Facilità di riposizionamento

Risulta essere molto importante per il nostro cliente, molto esigente, che il nostro prodotto estintore abbia una collocazione precisa prima e dopo il suo utilizzo.

4.1.1

VILUPPO CONCEPT

Avendo deciso di differenziare il meno possibile la meccanica interna e volendo differenziare fortemente l’estetica e la funzionalità esterna abbiamo optato per la suddivisione del concept in due filoni: funzionalità/ergonomia e meccanica.

Le due vie che abbiamo individuato dovranno essere affrontate in fase cronologica, ma sempre in relazione l’una con l’altra.

Meccanica

Abbiamo deciso di incominciare con la meccanica dell’oggetto stesso.

In questa fase svilupperemo delle possibili modifiche alla meccanica interna dell’estintore stesso.

L’obiettivo di questa fase meccanica è sempre quello di ipotizzare le minore modifiche possibili cercando di adattarle, ove necessario, alle nuove forme estetiche e funzionali.

Una volta sviluppati alcuni modelli meccanici li applicheremo a dei possibili concept.

Funzionalità ed ergonomia

Questa di fase di concept prevede la realizzazione di schizzi e disegni che riguardano l’estetica funzionale, la semplicità d’uso dell’oggetto estintore e l’ergonomia dello stesso.

Risulta di notevole importanza ricordarsi che l’estintore presenta un serbatoio caratterizzato da una dimensione e un peso ben precisi; Caratteristiche molto importanti ai fini di una progettazione equilibrata.

4.2

ECCANICA

In questa fase attraverso diversi disegni e sezioni andremo a mostrare alcuni modelli meccanici per l’apertura della valvola.

Dobbiamo ricordare che applicheremo, principalmente, delle modifiche meccaniche di lieve importanza per contenere i costi di produzione.

Concept M0

Per comodità andremo a definire il modello meccanico attualmente utilizzato dall’azienda come M0.

Questo modello di funzionamento è molto semplice:

Si toglie l’anello di sicurezza inserito nell’apposito foro. Poi si imprime una forza F sulla leva superiore. L’incavo nella parte superiore della leva si muove in senso orario attorno al perno di rotazione spostando il pistoncino verso il basso permettendo l’uscita dell’agente estinguente.

Concept M1

Questo modello meccanico prevede la possibilità di utilizzo di un’unica leva sia per l’attivazione che per il trasporto.

Anche in questo caso l’attivazione è molto semplice: Si toglie l’anello di sicurezza inserito nell’apposito foro. Si fa ruotare la maniglia in senso antiorario finché il dentello sulla leva stessa non spinge il pistoncino verso il basso

; permettendo così l’uscita dell’agente estinguente.

Concept M3

Questo concept meccanico prevede una sostanziale modifica nella meccanica della valvola.

Come evidenziato dall’immagine sottostante la manichetta acquista una notevole rigidità integrandosi e acquisendo il ruolo di leva di attivazione.

L’utente toglie l’anello di sicurezza e muove la manichetta in senso orario permettendo l’uscita dell’agente estinguente.

4.3 F

UNZIONALITÀ ED ERGONOMIA

Nelle immagini seguenti andremo a mostrare diversi bozzetti e disegni che mostrano i diversi concept che meglio rispondono ai diversi obiettivi di funzionalità ed ergonomia del prodotto stesso.

Concept A

Questo primo concept affronta un tema di coesione tra la parte della valvola e il serbatoio. Con questa scocca, pensata in polimero stampato a iniezione si vuole fondere assieme le due parti.

Da un lato in questo primo concept si è lasciato in secondo piano il problema dei costi derivanti dallo stampaggio a iniezione di un pezzo così ampio.

Dall’altro, invece, si

è voluto dare ampio spazio all’ergonomia studiando un grip molto saldo e confortevole con la mano.

Dentelli in gomma per agevolare il grip della mano

Le due scocche garantiscono maggiore sicurezza e protezione per la valvola stessa che rimane più protetta nel caso di urti o colpi più o meno accidentali.

Inoltre per agevolare la presa della leva di attivazione sono stati pensati diverse forme che agev olino l’attivazione e riducano il rischio di “pizzicotto” con la leva superiore.

La meccanica d’azionamento e tranquillamente adattabile sia al modello di concept M0 che M1.

Concept B

Questo concept prevede l’integrazione tra leva di attivazione superiore e inferiore.

In questo caso si è deciso di mantenere invariato il modello meccanico mantenendo il modello M0.

Inoltre gli ipotetici costi di attrezzaggio e produzione risultano essere piuttosto contenuti.

Concept C

Questo concept parte dal concetto di massimo grip con la leva superiore, ben visibile dalla superficie discontinua della leva stessa.

Mantenendo invariata questa parte superiore è stata sviluppata una versione C1 (foto a destra) con la leva inferiore disgiunta connotata da notevole semplicità e linearità.

Invece ne è stata sviluppata una versione con la maniglia inferiore integrata con quella superiore. In questo caso il modello meccanico è l’M1 mentre nel concept C1 il modello meccanico riman e l’M0.

Concept D

Questo concept parte dall’eliminazione della leva inferiore e dall’acquisizione da parte della leva di attivazione anche della funzione di trasporto.

La linea estetica nata ricalca il profilo del muso allungato del tapiro. Rimane, ad ogni modo connotata da una notevole semplicità.

Il modello meccanico

Di riferimento per questo concept è l’M1.

Concept E

Questo concept trae pienamente inspirazione dal mondo del ciclismo.

La leva di attivazione diventa la leva del freno e la leva inferiore diventa il braccio del manubrio.

In questo caso il modello meccanico rimane l’M0. Ad ogni nulla vieta di invertire le due leve utilizzare il modello meccanico modo e di

M1.

Concept F

Questo concept trae spunto dal modello 43A della Gloria.

’attivazione di erogazione viene assunta dalla maniglia di trasporto. Inoltre la maniglia di attivazione e trasporto tenta di adattarsi meglio all’ergonomia della mano. Abbiamo ipotizzato, inoltre, un sistema di bloccaggio della manichetta. All’estremità della manichetta viene fissato un elemento a “L” che viene inserito in un elemento a “C” fissato al serbatoio.

Concept G

A metà strada tra il concept A e D è nato questo concept.

L’integrazione tra parte superiore e inferiore diventano il connotato principale per questo concept. Mentre l’estetica semplice e allungata è tratta dal concept D.

La meccanica si basa sul modello M1, mentre la presa della manichetta è stata migliorata grazie a una presa più confortevole e agevole.

CONCEPT H

Questo concept parte dallo stesso presupposto del concept A: avere due scocche esterne che nascondono il serbatoio e lo mettono in sicurezza.

Inoltre è stata modificata la posizione della leva in area centrale per migliorare la presa e la trasportabilità. Infine è stata ipotizzata un’indicazione foto luminosa per sottolineare il punto di presa dell’estintore stesso.

C

ONCEPT FINALE

Abbiamo deciso di lavorare su questo ultimo concept perché fonde insieme diversi punti analizzati nei concept precedenti. Rimane invariata la meccanica e il posizionamento delle leve, ma viene a perdersi l’aria tra le due (concept B) viene creato un elemento di giunzione tra il fondello e le leve

(concept A e H). Inoltre viene sviluppato un concetto ergonomico molto im portante: rimuovere l’anello di sicurezza ed azionare la leva superiore mentre l’altra mano è fissa sulla manichetta. Il tutto nasce dal fatto che spesso nel tentativo di rimuovere l’anello succede di azionare la leva e ricevere la manichetta in pressione sul corpo provocando danni.

Inoltre, è stato ipotizzato un elemento di congiunzione tra leve e serbatoio nel quale trova spazio un piccolo display dove poter archiviare i cicli di manutenzione ed eventualmente anche un controllo in remoto dello stesso estintore.

DESIGN DEFINITIVO

Ora, dopo aver esplicitato diverse soluzioni ed averne individuata una, entriamo nella fase definita di design definition.

Per eseguire questa fase del progetto utilizziamo un programma di modellazione solida 3d: Solidwors. Questo software ci consentirà di avere un riscontro diretto dei volumi, delle dimensioni, della correttezza e delle proporzioni del progetto.

Dobbiamo ricordarci che il nostro oggetto ha le giuste dimensioni e proporzioni grazie alla fase di reverse engineering, affrontata precedentemente. Con quella fase, infatti, abbiamo ricavato e modellato tutti i componenti standard dai quali partiremo per questa fase di progettazione definitiva.

Ad ogni modo rimangono aperte alcune questioni, molto importanti, che affronteremo più avanti come:

scelta dei materiali in funzione delle caratteristiche che richiederemo al prodotto,

scelta delle tecnologie di produzione in connessione con le specifiche di prodotto e di produzione espresse nei capitoli precedenti; costi di produzione per avere un’idea di eventuali costi di produzione e di investimento per il nostro progetto

Affronteremo queste tre fasi, definite processo di engineering, separatamente nei capitoli successivi.

Modellazione 3D

Il procedimento di modellazione che abbiamo usato segue un percorso basilare per il design & engineering di un oggetto.

La modellazione, quindi, è stata suddivisa in diverse fasi per avere un controllo globale del processo di modellazione e del modello stesso.

A seguire trovate i vari step che riassumono la metodologia che abbiamo deciso di applicare.

Dobbiamo, comunque, sottolineare che questo processo non è universalmente riconosciuto come l’unico modo di procedere, ma rappresenta un metodo semplice e completo.

Fasi Modellazione

1. superfici di stile

Tramite il software Solidworks abbiamo effettuato un primo abbozzo delle superfici

3D. Così abbiamo avuto una prima idea del modello che saremmo poi andati a modificare nei passaggi successivi.

2. modellazione parametrica

Dopo la fase di modellazione della forma esterna in funzione della meccanica interna (già precedentemente modellata) siamo passati alla modellazione parametrica.

In questa fase abbiamo curato tutti i particolari interni ed esterni utili alla giunzione dei vari pezzi e al funzionamento dell’estintore stesso.

3. assemblaggio

Ultimata la modellazione di tutti i componenti in 3D passiamo al loro assemblaggio.

Solidworks ci permette di assemblare i componenti in maniera parametrica, dandogli dei vincoli tra loro e assegnandoli degli accoppiamenti.

Così facendo possiamo verificare la giusta iterazione tra le parti, correggere eventuali difetti di dimensionamento o di interferenza.

4. disegni tecnici

Dopo aver ultimato tutta la fase di modellazione 3d si passa alla messa in tavola 2d del tutto.

Realizzare dei buoni disegni tecnici risulta essere fondamentale perché essi rappresentano un importante strumento di comunicazione tra progettista, produttore e prodotto finito.

5. rendering

Per una buona presentazione del prodotto il rendering risulta essere molto importante.

Esso risulta essere un valido metodo per mostrare realisticamente il prodotto finito al cliente.

Ciò è da tenere molto in considerazione soprattutto se il materiale, l’aspetto estetico, le finiture e gli abbinamenti cromatici risultano essere determinanti per il mercato in cui il prodotto dovrà essere inserito. Questa tecnica ci permetterà di effettuare tutte le prove di cui abbiamo bisogno.

5.1

CHEDA RIASSUNTIVA DESIGN DEFINITIVO

Modello estintore: Alt

L’estintore riprogettato è stato chiamato Alt, nome che indica sia la funzione di fermare l’incendio che l’alternativa funzionale ed estetica che offre al cliente.

Differenziazione estetica dal mercato base

La linea estetica e la geometria dell’estintore differenziano in maniera preponderante l’oggetto rispetto agli altri prodotti in mercato.

Inoltre le due scocche laterali sono state ideate per essere personalizzate a seconda delle esigenze e dello stile del cliente.

Differenziazione funzionale

Le scocche che sono state disegnate mettono la valvola in maggiore sicurezza nel caso di bruschi urti e cadute dello stesso. Inoltre è stato favorito il movimento di azionamento delle leve possibile solo con una mano, mentre l’altra e fissa fin da subito sulla manichetta.

Leggere modifiche alla meccanica interna

La meccanica interna è rimasta pressoché invariata. La valvola è la medesima è il funzionamento è rimasto invariato, fatta eccezione per la leva superiore che è stata ipotizzata in materiale plastico.

Facilità di assemblaggio e smontaggio

L’estintore prevede dei semplici passaggi per l’assemblaggio dello stesso in linea di montaggio anche da una manodopera non specializzata. La fase di manutenzione, invece, risulta notevolmente semplificata e soprattutto veloce grazie a quattro meccanismi a snap.

Semplice

L’estetica generale dell’oggetto risulta caratterizzata da linee pure e semplici. L’idea è stata quella di dare all’oggetto una linea formale, tale da poter essere portata, a seconda del cliente, vicino ai propri gusti con una semplice personalizzazione.

Funzionale

Attraverso il richiamo a delle forme ben note (user friendly), come l’anello di attivazione, abbiamo deciso di migliorare il funzionamento dell’oggetto stesso mantenendo molto evidente cosa e come tirare per attivare l’estintore stesso.

Ergonomico

Un design user friendly è una forma ergonomica ci hanno permesso di rendere ben evidente l’azionamento è l’erogazione del prodotto stesso.

Processo produttivo economico

La progettazione dell’estintore è stata mirata alla riduzione di parti superflue e all’unione di funzionalità di alcuni componenti. Ad esempio la calotta di copertura è stata assemblata alla leva inferiore. I costi più alti relativi agli stampi ad iniezione sono stati indirizzati solo alla leva superiore e quella inferiore perché parti molto importanti ai fini funzionali ed estetici.

Le parti catalogabili a forte usura, perché smontabili ogni 6 mesi, sono state scelte a catalogo per abbattere il costo di sostituzione in caso di rottura.

Basso investimento

Viste le dimensioni dei componenti da stampare con processo ad inie zione l’investimento previsto risulta essere catalogabile come un basso investimento.

Sicurezza

La progettazione di una scocca esterna al gruppo valvola aumenta in maniera molto evidente la sicurezza dell’oggetto stesso.

Permeabilità del design

La linea estetica scelta ricalca un concetto di pura eleganza e semplicità della linea utile a mantenere inalterata la linea estetica dell’oggetto e non vincolata a delle mode del momento.

Qualità

L’oggetto, come già evidenziato, affonda le sue radici in una semplicità puramente estetica. I dettagli e i particolari di costruzione sono stati curati in maniera maniacale per mantenere alto il livello di qualità del prodotto stesso.

Utilizzo su diversi modelli

L’utilizzo di due scocche laterali e di due estrusi di tenuta ci permettono di variare l’altezza dell’estintore al variare del serbatoio.

Facilità di riposizionamento

La forma risulta essere molto contenuta e facilmente assimilabile al design di diversi ambienti. Inoltre la manichetta ha trovato un’adeguata sede per non creare fastidi al cliente.

5.2

IFFERENZIAZIONE ESTETICA

La normativa in atto non offre grosse possibilità di variazioni cromatiche dal rosso RAL 3000 per la parte del serbatoio. In realtà potremmo ipotizzare di catalogare le due pareti laterali come un elemento di contenimento del serbatoio e quindi variare il colore delle stesse, ma in ogni caso servirebbe una certificazione da parte di un ente certificatore.

Parallelamente, però, abbiamo ipotizzato di offrire a grossi clienti dei lotti personalizzati di coperture superiori dell’estintore.

Tale procedimento viene realizzato tramite un’apposita pellicola adagiata nello stampo, che crea sul pezzo una texture personalizzabile dal cliente.

Personalizzazione

Brand Fiat

Personalizzazione

Brand Auchan

5.3

IFFERENZIAZIONE FUNZIONALE

Oltre ad una scocca esterna, ben visibile, atta alla messa in sicurezza della valvola è stato ipotizzato anche un dispositivo elettronico di controllo e sicurezza.

Controllo:

-rimozione anello di sicurezza

-stato pressione estintore

-manutenzioni effettuate e future

Impostazioni:

-manutenzioni

-orari

-scadenze

Con tale dispositivo sarà possibile controllare se è stato rimosso l’anello di sicurezza, avere un secondo controllo (oltre quello del manometro) sullo stato della pressione interna e lo stato delle manutenzioni effettuate e da farsi.

Sarà possibile impostare le date delle manutenzioni direttamente dalla tastiera a membrana. Inoltre, si potrebbe sviluppare un dispositivo di controllo remoto per controll are la manutenzione dell’estintore a distanza o su un dispositivo di controllo con più estintori.

L’alimentazione dello stesso sarà resa possibile grazie a una piccola batteria posta sotto lo stesso facilmente caricabile, con cadenza annuale, tramite un ingresso posto sul tastiera a membrana.

5.4

ONTESTI D

’

USO

In base alla fascia di mercato di riferimento abbiamo individuato 4 contesti tipo dove inserire l’oggetto estintore: L’ufficio, il concessionario, lo showroom e il negozio.

Dopo aver eseguito le diverse prove di analisi ergonomica possiamo affermare che il nostro oggetto risulta essere adatto a luoghi di fascia medio alta. Tuttavia la sua estetica, le sue funzionalità e la sua ergonomia lo differenziano dall’estintore “classico”. Resta evidente che ci sarà un considerevole gap economico rispetto a un estintore orientato alla fascia bassa.

Il nostro estintore è quindi orientato a una clientela che fa dell’estetica e della funzionalità la sua caratteristica principale; caratteristiche che emergono a prima vista dal nostro prodotto estintore.

5.5

TORYBOARD FASI DI MONTAGGIO

Nella seguente storyboard elenchiamo le fasi necessarie per il corretto montaggio dell’estintore Alt.

Il corretto studio di una storyboard è funzionale per il progettista per capire se le azioni che dovrà intraprendere l’utente sono facilmente comprensibili.

1_posizionamento serbatoio

Posizionare il serbatoio in una posizione ottimale utile per le operazioni di assemblaggio successive.

2_posizionamento piastra sostegno orizzontale

Posizionare la piastra come indicato in figura.

3_posizionamento e serraggio gruppo valvola

Posizionare la valvola già assemblata come in figura e serrarla fino al fine corsa.

4_posizionamento gabbietta d’appoggio

Posizionare la gabbietta come indicato in figura

(inserirla inclinata di 45° nella direzione A, arrivati a battuta ruotarla in direzione B fino a battuta).

5_posizionamento e serraggio profilo sostegno dispositivo di controllo

Posizionare il profilo, come indicato in figura, facendo attenzione al centraggio tra le forature del profilo e della piastra. Serrare il profilo attraverso i due snap piccoli evidenziati nell’immagine.

6_posizionamento dispositivo di controllo elettronico

Posizionare il dispositivo di controllo facendolo scorrere nel profilo finché sia perfettamente centrato all’interno del profilo.

7_fissaggio dispositivo di controllo elettronico

Centrare i fori superiori del dispositivo di controllo con i fori ed inserire i due snap piccoli.

8_fissaggio sensore di passaggio

a. Inserire i due sensori nella gabbietta come indicato in figura e all’occorrenza serrarli con un dado M3 b. inserire i due cavi del sensore, come indicato in figura, all’interno del dispositivo di controllo. b. b.

9_fissaggio sensore pressione

a. Inserire il sensore di pressione all’interno della sua sede, come indicato in figura, sul corpo valvola b. inserire il cavo del sensore, come indicato in figura, all’interno del dispositivo di controllo.

10_inserimento anello in gomma

Inserire l’anello in gomma, con una leggera pressione, come indicato in figura.

b. a.

11_fissaggio manichetta

a. avvitare la manichetta, come evidenziato in figura. b. far passare la manichetta all’interno dell’anello in gomma, come evidenziato in figura. a.

12_fissaggio leva superiore

Posizionare la leva e serrarla con il perno, come indicato in figura nei punti a e b. b.

100

13_inserimento copertura superiore

Inserire la copertura superiore come indicato in figura.

14_posizionamento estrusi di sostegno

Posizionare i due estrusi di sostegno come indicato in figura.

14_posizionamento pareti laterali

Posizionare le pareti laterali all’interno delle guide sugli estrusi e nella loro sede nella copertura inferiore.

101

15_fissaggio pareti laterali

Fissare le parti posti nei passaggi precedenti come indicato in figura attraverso gli snap ad incastro centrando il foro nella copertura inferiore, estruso, parete laterale e piastra di sostegno orizzontale.

16_inserimento estrattore manichetta

Inserire l’estrattore per la manichetta facendolo scorrere nella guida dell’estruso di sostegno partendo dalla parte inferiore e farlo calzare sulla manichetta.

17_posizionamento base

Posizionare la base centrando i due estrusi e le pareti laterali nelle opportune guide come indicato in figura.

18_Fissaggio base

Fissare la base al resto attraverso gli incastri a snap come effettuato al punto 15.

102

103

19_inserimento sigillo di sicurezza

Inserire il sigillo di sicurezza nella sua sede sulla copertura inferiore.

20_inserimento anello di sicurezza

Abbassare la leva superiore fino alla battuta con il sigillo di sicurezza ed inserire l’anello di sicurezza.

21_fissaggio tastiera a membrana

Eliminare la pellicola protettiva ed incollare la tastiera a membrana nella sua sede sulla copertura inferiore.

5.6

TORYBOARD USO TIPICO

Nella seguente storyboard elenchiamo le fasi necessarie per il corretto uso dell’estintore Alt.

Anche questo studio con storyboard risulta essere molto funzionale per il progettista per capire se le azioni che dovrà intraprendere l’utente sono facilmente comprensibili.

Nelle immagini seguenti verrà mostrato l’ordine cronologico delle operazioni da svolgere:

Presa dell’estintore dalla maniglia

Estrazione

Anello di sicurezza

104

105

Presa manichetta nella parte finale di erogazione e

Posizionamento della manichetta verso la base del principio d’incendio

Pressione sulla leva di attivazione fino al punto di stop.

Rilascio della leva alla fine dell’estinzione dell’incendio o al termine del quantitativo di agente estinguente

Dall’analisi della storyboard possiamo affermare che l’utente interagirà sempre con i seguenti componenti:

Maniglia che verrà utilizzata per le operazione di movimentazione e presa dell’estintore stesso.

Anello di sicurezza utilizzato dall’utente per l’operazione di avvio della meccanismo di uscita dell’agente estinguente.

Manichetta presa per posiz ionare l’uscita dell’agente estinguente alla base del principio d’incendio.

Leva di attivazione utilizzata come iterazione finale dell’utente per l’uscita dell’agente estinguente.

106

5.7

ERIFICA ERGONOMICA

Prima di giungere alla forma delle leve attuale abbiamo ipotizzato diversi modelli e ne abbiamo studiato l’iterazione con la mano a un diverso e vario grado di percentile ponendo le maniglie in diverse posizioni e prese per essere certi che la presa dell’estintore fosse ben salda e agevole.

Modello1

Modello 2

Modello 3

Modello 4

107

5.8

I COMPONENTI INTERNI

Durante la fase di reverse engineering abbiamo smontato ed analizzato tutti i componenti dell’estintore campione per andare ad individuare tutti i gruppi funzionali e la loro posizione all’interno del sistema.

Adesso andremo ad effettuare la stessa operazione sul nostro modello progettato.

Anche in questo caso troviamo gli stessi gruppi funzionali individuati nella fase di reverse, ma con l’aggiunta del gruppo di controllo.

Gruppo di azionamento

Gruppo di controllo

Gruppo di erogazione

Gruppo di contenimento

108

109

Gruppi funzionali:

Gruppo di contenimento:

All’interno di questo gruppo trovano spazio i componenti utili al contenimento. Qui troviamo, quindi, il serbatoio utile al contenimento dell’agente estinguente. Inoltre troviamo tutti i componenti utili al contenimento dell’estintore stesso ovvero la base inferiore, i due estrusi laterali le pareti laterali e la piastra di sostegno orizzontale.

Gruppo di erogazione:

Qui troviamo tutta la componentistica utile all’erogazione dell’agente estinguente. Quindi manichetta con elementi di giunzione e controllo ed estrattore manichetta.

Gruppo di azionamento:

Qui trovano spazio i componenti utili all’azionamento e quindi all’erogazione dell’agente estinguente.

La valvola assemblata con la copertura superiore e la leva superiore trovano spazio in questo gruppo.

Gruppo di controllo:

Questo gruppo comprende le parti necessarie a controllare l’erogazione e il mantenimento dell’agente estinguente.

Trovano spazio il dispositivo digitale con display per il controllo e la memorizzazione delle operazioni utili al controllo dell’estintore stesso e tutta la parte di sostegno al dispositivo, infine troviamo anche il sigillo di sicurezza.

110

5.8.1

INEMATISMO DEI COMPONENTI INTERNI

Come fatto per la fase di reverse engineering dell’estintore campione svilupperemo un nuovo modello glass-box.

In questo modello andremo ad aggiungere i componenti che si abbiamo aggiunto al nostro progetto ovvero la parte di contenimento e protezione del serbatoio e della valvola e la parte di controllo con il dispositivo elettronico e i sensori connessi a quest’ultimo.

111

5.8.2

NALISI CINEMATICA

Come già preannunciato nei paragrafi precedenti il progetto non prevede dei cambiamenti rivoluzionari nel cinematismo del funzionamento dell’estintore stesso. L’unica variante effettuata è stata quella di modificare il posizionamento dell’anello di sicurezza per favorire le operazioni di sgancio al momento del bisogno.

PASSO 1:

L’utente applica una forza F per togliere l’anello di sicurezza

(evidenziato in verde).

Per tutti gli altri passaggi si rimanda al capitolo 3.2.4 sull’analisi cinematica dell’estintore campione perché risulta essere identica.

112

5.9

IPOSIZIONAMENTO ESTINTORE

Caratteristica importante e fondamentale di ogni estintore è il suo posizionamento. Per ovviare a questo problema abbiamo sviluppato una soluzione di fissaggio a parete e una di fissaggio a una struttura mobile, sempre a partire dalla stessa piastra da parete.

Soluzione a parete

113

Soluzione a struttura

114

6 E

NGINEERING

SCELTA TECNOLOGIE DI PRODUZIONE

Con questo capitolo inizia la fase di Engineering del progetto.

L’engineering andrà ad affrontare per prima cosa la scelta delle tecnologie di produzione, poi la selezione dei materiali in base alle specifiche assegnate e infine andremo a calcolare i costi di produzione.

Scelta delle tecnologie di produzione

Lo scopo di questa sezione sarà quello di andare a confrontare sinteticamente le specifiche di produzione e prodotto che si adattano meglio ai nuovi componenti dell’estintore.

Gli aspetti considerati per confrontare le diverse alternative di processo sono:

Materiali:

Il materiale potrà essere quello definitivamente scelto per la produzione del componente oppure potrà essere anche solo ipotizzato. In questa fase delle selezione è fondamentale che se ne conosca la tipologia (es. termoplastico, estruso, stampato ad iniezione,…)

Dimensioni:

Le dimensioni del pezzo possono validare o meno una determinata tecnologia di processo. È quindi di vitale importanza sapere la dimensione lineare massima, il volume di contenimento e gli spessori del pezzo.

Proprietà dei prodotti:

Descrivono delle caratteristiche non espressamente qualificabili quantitativamente come ad esempio la complessità di un pezzo.

Tolleranze: le tolleranze influenzano in maniera preponderante la scelta del processo, in quanto, un’errata stima potrebbe portare a danni disastrosi nell’ assemblaggio dei pezzi e nella loro iterazione.

Finitura superficiale:

Generalmente questa specifica viene espressa tramite il livello di rugosità. È fondamentale nel caso in cui il progettista ricerchi una determinata finitura utile al funzionamento di parti meccaniche o sol amente al rivestimento esterno dell’oggetto.

Limitazioni:

Le limitazioni di processo inglobano quelle caratteristiche di produzione quali il costo e il tempo di produzione delle attrezzature per produrlo oppure parametri relativi alla buona riuscita del pezzo come ad esempio il rischio di distorsioni.

Altri criteri:

Con altri criteri andiamo ad intendere ad esempio la tipicità di un’applicazione rispetto a un componente standard. Oppure vantaggi o svantaggi di una tecnologia rispetto ad un’altra.

115

6.1

PECIFICHE DI PRODUZIONE DEI NUOVI COMPONENTI

In questo paragrafo andremo ad analizzare le specifiche di produzione per tutti i nuovi componenti progettati per l’estintore.

Dobbiamo specificare che andremo ad analizzare solo quei componenti riprogettati da zero.

Tra i nuovi componenti troviamo anche un elemento di sostegno per l’estintore. Per comodità divideremo l’analisi in due sezioni.

6.1.1

PECIFICHE DI PRODUZIONE ESTINTORE

In questo paragrafo analizzeremo le specifiche di produzione dei nuovi componenti dell’estintore.

Copertura superiore

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 117cm

_Lunghezza massima: 225mm

_Spessore medio: 2mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medie

_Forme complesse e dettagli fini

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #3 opaca o sabbiata per l’esterno della scocca

_SPE #2 lucida per l’interno a contatto con le scocche

Vincoli:

_basso/medio costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

116

Leva superiore

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 29 cm

_Lunghezza massima: 170mm

_Spessore medio: 2mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni piccolo/medie

_Forme semplici e dettagli fini

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #3 opaca o sabbiata per l’esterno della scocca

_SPE #2 lucida per l’interno a contatto con le scocche

Vincoli:

_basso/medio costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

117

Base inferiore

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o

Dimensioni:

_Volume: 134 cm

_Lunghezza massima: 225mm

_Spessore medio: 2mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medie

_Forme semplici e dettagli fini

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #3 opaca o sabbiata per l’esterno della scocca

_SPE #2 lucida per l’interno a contatto con le scocche

Vincoli:

_basso/medio costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

118

Gabbietta d’appoggio

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 2 cm

_Lunghezza massima: 60mm

_Spessore medio: 1,2mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni piccole

_Forme molto semplici

_Basso livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #2 lucida per l’interno e l’esterno

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 5-10 secondi

119

Sigillo di sicurezza

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 0,5 cm

_Lunghezza massima: 26mm

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

Finiture superficiali:

_SPE #2 lucida per l’interno e l’esterno

_Spessore medio: 0,5mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni piccole

_Forma molto semplice

_Basso livello di finitura superficiale

Vincoli:

_basso costo al pezzo

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 2-3 secondi

120

Estrattore manichetta

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

Finiture superficiali:

_SPE

#2 lucida per l’interno e l’esterno

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 1 cm

_Lunghezza massima: 26mm

_Spessore medio: 1mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni piccole

_Forme molto semplici

_Alto livello di finitura superficiale

Vincoli:

_basso costo al pezzo

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 2-3 secondi

121

Parete laterale

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 0,8 cm

_Lunghezza massima: 443mm

_Spessore medio: 1,9mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medie

_Forme molto semplici

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #3 opaca o sabbiata per l’esterno della scocca

_SPE #2 lucida per l’interno a contatto con le scocche

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

122

Supporto orizzontale

Materiale:

Lamiera al C o inox

Dimensioni:

_Spessore lamiera: 1mm

_Area massima: 233cm

_Dimensione massima: 208mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medio-piccole

_Complessità moderata

_finitura superficiale da lamiera

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,2mm

_Diametro fori ±0,1mm

_Pieghe ±0,1°

Finiture superficiali:

_Liscia come da lamiera

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

_presenza di ricalcature lungo l’asse maggiore

_il pezzo andrà ad accoppiarsi con gli estrusi di sostegno e le pareti laterali sarà pertanto importante mantenere una buona assialità dei fori

123

Estruso di sostegno

Materiale:

Acciao al C o inox

Dimensioni:

_Volume: 74 cm

_Lunghezza massima: 410mm

_Spessore medio: 2mm

Proprietà del componente:

_Sezione aperta

_Forma poco complessa

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #2 lucida per l’interno e l’esterno

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 5-10 secondi

124

6.1.2

PECIFICHE DI PRODUZIONE SOSTEGNO ESTINTORE

In questo paragrafo analizzeremo le specifiche di produzione dei nuovi componenti del sostegno dell’estintore.

Struttura saldata

Materiale:

Acciaio al C o inox

Dimensioni:

_Volume: 612 cm

_Lunghezza massima: 1220mm

_Tubolare: 20x20mm, spessore 2mm

Proprietà del componente:

_Sezione chiusa, unita

_Forma poco complessa

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #2 lucida

Vincoli:

_basso costo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

(eventualmente producibile su richiesta del cliente)

_tempi ciclo accettabili 5-10 min

125

Lamiera d’appoggio

Materiale:

Lamiera al C o inox

Dimensioni:

_Spessore lamiera: 2mm

_Area massima: 885cm

_Dimensione massima: 196mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medio-piccole

_Complessità moderata

_Buon livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,2mm

_Diametro fori ±0,1mm

_Pieghe ±0,1°

Finiture superficiali:

_SPE #3 lucida

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per gli accoppiamenti

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 15-20 secondi

_Lavorazioni di svasatura dei fori dopo le operazioni di tranciatura e piegatura

126

Inserto per aggancio base estintore

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume: 1 cm

_Lunghezza massima: 13mm

_Spessore medio: 5mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni piccole

_Forme molto semplici

_Basso livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

Finiture superficiali:

_SPE #4

Vincoli:

_basso costo al pezzo

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 2-3 secondi

127

Pannellature

fronte retro basso

Materiale:

Polimerico termoplastico, ABS o PA

Dimensioni:

_Volume:

(565_fronte+573retro+110basso)=

683 cm

_Lunghezza massima:

1200mm

_Spessore medio: 2mm

Proprietà del componente:

_Dimensioni medie

_Forme molto semplici

_Alto livello di finitura superficiale

Caratteristiche generali:

Tolleranze:

_Generali ±0,1mm

_Diametro fori ±0,15mm

Finiture superficiali:

_SPE #3 opaca o sabbiata per l’esterno

_SPE #2 lucida per l’interno

Vincoli:

_basso costo al pezzo

_buona qualità dimensionale per i centraggi dei fori sulla struttura

Altre considerazioni:

_volume di produzione 50.000pezzi

_tempi ciclo accettabili 1-2 min

128

6.2

CELTA DEL PROCESSO

La scelta dei processi di produzione per i componenti elencati nelle pagine precedenti andrà ad influire sui diversi fattori riguardanti produttività e costi.

Dopo aver osservato i diversi componenti possiamo dire che: copertura superiore, leva superiore, base inferiore, sigillo di sicurezza, estrattore per manichetta e la gabbietta d’appoggio saranno ottenuto con lo stesso processo, in quanto le loro caratteristiche sono molto simili.

Mentre per la piastra orizzontale e gli estrusi di sostegno andremo ad utilizzare due tecnologie differenti.

Da un’osservazione delle diverse alternative di processo e delle loro specifiche, come potrete vedere dalle schede tecniche nelle pagine successive, che le tre tecnologie più idonee sono:

Stampaggio ad iniezione

Questa tipologia di stampaggio è un processo di produzione industriale in cui un materiale plastico viene fuso e iniettato ad elevata pressione all'interno di uno stampo chiuso, che viene aperto dopo il raffreddamento del manufatto.

Generalmente l'iniezione avviene a pressioni elevate ed a temperature abbastanza elevate da consentire lo scorrimento del materiale "plastificato" all'interno del macchinario.

Stampaggio di semilavorati in lamiera

Questo processo è stato selezionato per la realizzazione della piastra orizzontale.

Molti prodotti vengono realizzati a partire da una lamiera che può essere tagliata, piegata, imbutita, punzonata o tranciata.

Il costo del materiale utile per le attrezzature può variare in base alla complessità del pezzo (rimanendo comunque contenuto) o al material e da costruzione.

Questi processi si adattano bene a geometrie semplici con spessore costante.

Estrusione a caldo

L'estrusione è un processo di produzione industriale di deformazione plastica che consente di produrre pezzi a sezione costante (ad esempio tubi, barre, profilati, lastre). Essa è utilizzata per i materiali metallici (come l'acciaio, l'alluminio o il rame). Viene utilizzata anche per materie plastiche (come la gomma o materiali termoplastici) e altri materiali.

129

7 E

NGINEERING

SELEZIONE DEI MATERIALI

Arrivati a questo capitolo affronteremo la metodologia di selezione con cui verranno fabbricati i componenti descritti nei paragrafi precedenti.

Risulta molto utile nel processo di selezione seguire una metodologia ben precisa che sappia tener conto dei diversi fattori e che sappia utilizzare i dati in nostro possesso in maniera oggettiva, per non perdersi nell’universo dei materiali.

Criteri di selezione dei materiali

Il metodo che utilizzeremo per la selezione dei materiali si suddivide in più fasi, ognuna delle quali serve a restringere il campo sempre più fino alla valutazione e alla scelta dei materiali con le caratteristiche più adatte.

Le fasi sono così suddivise:

Fase 1 _ Valutazione dei requisiti

Nella prima fase andremo a valutare quali saranno i requisiti fondamentali a cui il materiale dovrà rispondere. In questa fase dovremmo tener ben presente che il nostro oggetto dovrà rapportarsi non solo con il progetto stesso da dove è nato, ma anche con il mercato, i bisogni dell’utente ed anche con eventuali desideri o ri chieste del progettista e dell’azienda committente.

In questa fase, quindi, andremo ad esplicitare per prima cosa quali funzioni dovrà svolgere il componente al quale dovrà essere applicato il materiale, poi i vincoli non modificabili, che devono rimanere tali ai fini del progetto. Infine andremo a scegliere gli obiettivi che vorremo massimizzare o minimizzare per il nostro prodotto.

Fase 2 _ Correlazione tra requisito, fenomeno e proprietà

Qui andremo a mettere in relazione i requisiti richiesti al componente, con il fenomeno che li contraddistingue e la proprietà fisica del materiale che risponde a questo fenomeno.

Se, ad esempio, il requisito del componente è quello di essere utilizzato applicandovi ripetutamente una forza senza che esso si rompa, analizzeremo il fenomeno e lo relazioneremo ad una proprietà del materiale che è indice del fenomeno, qui ad esempio sarà lo sforzo di snervamento σ y

e la relativa unità di misura [MPa].

Seguiremo questo processo per tutti i requisiti ricavandone una lista di caratteristiche che ci serviranno per andare a confrontare i diversi materiali candidati alla selezione.

130

Fase 3 _ Normalizzazione dei dati

Sulla base di un insieme di proprietà, in genere non omogenee ed a volte qualitative, non è possibile effettuare un confronto tra i materiali.

In questa fase attribuiremo a ciascuna proprietà un punteggio che sarà determinato dalla sua posizione in una scala di valori, compresa fra un valore minimo accettabile e massimo significativo.

Andremo, quindi, a convertire le proprietà fisiche in voti tramite un metodo proporzionale e ad ogni valore della proprietà uguale o superiore al massimo andremo ad attribuire il voto massimo (esempio

10), mentre un valore inferiore al minimo (cioè 0) comporterà l’esclusione diretta del materiale.

Fase 4 _ Selezione

Otterremo quindi un profilo di proprietà per ogni materiale concorrente che andremo a schematizzare su un indice pesato come ad esempio un diagramma radar ottenendo così un riscontro visivo diretto tra le diverse proprietà.

La selezione sarà effettuata per il materiale che sarà dotato del migliore insieme di proprietà.

Valore massimo significativo

Valore minimo accettabile (i candidati che prenderanno 0 anche in una sola proprietà verranno scartati)

Esempio di una scala di normalizzazione dei dati (M.Levi)

131

7.1

ESISTENZA ALLA FIAMMA

Metodo UL94

Prima di andare ad effettuare tutto il processo di selezione dei materiali è doveroso spendere due parole su questa particolarità dei materiali polimerici.

Risulta essere molto importante, infatti, che i materiali che compongono l’estintore stesso abbiano una buona resistenza alla fiamma nel caso di contatto con il principio d’incendio.

Spieghiamo meglio in cosa consiste il metodo UL (underwriters laboratories): con questa procedura si ottengono informazioni sulla resistenza alla fiamma del materiale da analizzare. La prova viene realizzata con un'apparecchiatura: una estremità del provino, supportato verticalmente, viene sottoposta ad una fiamma attraverso un Bunsen, alta 20 mm, che viene applicata due volte per 10 secondi.

In base a:

• Comportamento del materiale

• Tempi di combustione del provino

• Eventuale caduta di gocce di materiale incandescente con accensione del sottostante strato di cotone i materiali vengono classificati secondo le seguenti classi:

• V-0: il tempo di combustione dopo ogni applicazione della fiamma non supera i 10 secondi e non si ha sgocciolamento di particelle infiammate che incendiano il cotone idrofilo posto sotto il provino

• V-1: il tempo di combustione dopo ogni applicazione della fiamma non supera i 30 secondi e non si ha sgocciolamento di particelle infiammate che incendiano il cotone idrofilo posto sotto il provino

• V-2: il tempo di combustione dopo ogni applicazione della fiamma non supera i 30 secondi ed è permesso che alcune gocce infiammate incendino il cotone idrofilo posto sotto il provino

• HB: quando non è classificabile come sopra e nella prova con provino orizzontale si hanno velocità di bruciatura <38mm/min per spessori

>3mm e <76mm/min per spessori <3mm.

Riportiamo di seguito una tabella che rappresenta il grado di autoestinguenz a secondo l’UL94 di alcuni polimeri non modificati utilizzando un provino di spessore variabile da 3 a 6mm

UL94

PTFE

PVDF

PSU

PESU

PPO.m

PA66

PET

POM

HB-V2

132

100

Indice di ossigeno_ISO4589

Un’altra importante prova che viene effettuata per calcolare ed analizzare la resistenza alla fiamma è quella dell’indice di ossigeno.

La prova consiste nel misurare la percentuale minima di ossigeno nella miscela ossigeno - idrogeno che sopporti la combustione del materiale plastico. Più alta è la percentuale di ossigeno necessaria alla combustione

(valore LOI) minore è la probabilità di combustione.

L'indice di ossigeno è la concentrazione minima di ossigeno in presenza della quale il campione di materiale riesce ad alimentare la combustione per

3 minuti o a bruciare per 50 mm.

Riportiamo di seguito una tabella che rappresenta l’indice:

LOI

PTFE

PVDF

PSU

PESU

PPO.m

PA66

PET

POM

LOI

Considerazioni

Nelle fasi seguenti terremo molto ben presente la resistenza alla fiamma dei materiali che andremo a selezionare.

133

7.2

ETODO DI SELEZIONE APPLICATO AI COMPONENTI

Ora andremo ad applicare il metodo di selezione appena enunciato ai componenti del nostro estintore, iniziando dai componenti in materiale polimerico.

7.2.1

ETODO DI SELEZIONE COMPONENTI ESTINTORE

Anche in questo caso applicheremo il metodo di selezione prima ai componenti dell’estintore poi all’elemento di sostegno.

Copertura inferiore

Fase 1 _ Definizione dei requisiti

La copertura inferiore dovrà rispettare i requisiti ricavabili anche dalle specifiche di prodotto. A seguire espliciteremo tutti i requisiti fino ad arrivare agli obiettivi.

Funzioni della copertura

_Permettere all’utente di alzare l’estintore

_Sostenere il display

_Guidare le pareti laterali

_Coprire e proteggere la valvola

_Dare forma e colore al prodotto (ovvero comunicare visivamente)

Vincoli geometrici

_Forma già definita, complessa e cava (guscio di spessore 2mm)

_Sezione del manico a C con nervature interne

_Volume totale comprensivo di nervature 117cm

134

Vincoli strutturali

La forza peso che deve sostenere la copertura inferiore è di 9,8Kg circa (98N)

, ma siccome l’oggetto è soggetto a fatica, valuteremo una forza di circa 2 volte superiore pari a 200N applicata verticalmente al manico

Obiettivi

_Un peso massimo imposto di 250g

_Costo massimo imposto per il materiale al pezzo 0,8

€

200N

Schema dell’applicazione della forza dell’utente al manico.

A causa della sezione e della forma complessa, utilizzeremo un software di calcolo per elementi finiti per ricavare lo sforzo massimo a cui è soggetta la scocca ed in particolare il manico.

200N

Max:

5.32831e+007

N/m^2

Immagine dell’analisi FEM dello sforzo massimo tramite software

CosmossXpress il risultato è uno sforzo massimo di 54 Mpa

135

Fase 2 _ Correlazione tra requisito e proprietà

Ora valutando ciò che è stato detto nella fase 1, andremo ad esplicitare le proprietà che metteremo a confronto per valutare i materiali.

ResistenzaCarico di snervamento

σ y

[MPa]

Leggerezza Densità [Kg/dm3]

Economicità

Costo materiale al Kg [€/Kg]

Estetica-coloreAccetta i colori in fase di stampaggio [Si/No]

Per andare avanti occorre prima di tutto scegliere dei materiali per il confronto e poi andare a reperire i dati.

Siamo andati così a selezionare dei materiali perché abbiamo riscontrato che vengono utilizzati nel campo egli estintori (dalla ricerca di mercato effettuata) sia perché hanno al possibilità di essere processati tramite la tecnologia di produzione selezionata nel capitolo precedente.

Materiale Carico di snervamento

[MPa]

ABS

caricato

30%vetro

115

Densità

[Kg/dm

1,06

1,33

0,9

0,95

]

Costo

[€/Kg]

1,8

3,6

0,9

70 1,17 4,2

Dati ricavati CES material selector 4.5 (edu-level 3)

Fase 3_Normalizzazione dei dati

Resistenza fiamma scarsa normale scarsa scarsa buona

Accetta colore

[Si/No]

Per poter andare avanti dovremo attribuire un valore minimo e un massimo significativo a questi dati numerici.

Carico di snervamento

Dall’analisi degli sforzi abbiamo ottenuto uno sforzo massimo di

54Mpa, che è stato calcolato per rimanere in sicurezza, quindi ora adotteremo questo valore come carico di snervamento minimo.

Mentre adotteremo un valore di 90 Mpa come carico di snervamento massimo.

Densità

Partendo da un volume di 117cm

e ipotizzando di ottenere un peso massimo di 250g andremo ad impostare una densità massima di

2Kg/dm

che andrà a prendere il voto più basso. Mentre attribuiremo voto più alto a una densità minima di 1Kg/dm

136

Costo

Per il costo, il discorso non cambia, costi maggiori corrispondono ad un voto p iù basso. Ipotizzeremo un costo massimo di 5€/Kg ed un minimo di 1€/Kg.

Accetta colore

Infine per la possibilità di ricevere o accettare colore in stampo daremo voto 10 mentre se non c’è la possibilità daremo voto 0.

90 Valore massimo significativo

Ogni voto vale (90-55)/10=3,5Mpa

55 Valore minimo accettabile

Esempio di normalizzazione dei dati tramite la trasformazione in voto degli stessi

Dati normalizzati:

Carico di snervamento

[MPa]

Valore max

Valore min

Materiale

ABS

caricato

30%vetro

4,2

[(70-55):3,5]

Densità

[Kg/dm

]

Costo

[€/Kg]

3,5

7,5

Resistenza alla fiamma

Accetta colore

[Si/No]

Come già preannunciato scarteremo tutti i materiali che hanno preso voto uguale a 0 anche in una sola categoria. Cioè l’ABS, il PE e il PP.

Concentreremo quindi il nostro confronto sui materiali rimasti: il PC e la PA caricato a fibra di vetro per il 30%. Per semplificare il tutto costruiremo un diagramma radar che raccolga i loro voti.

137

densità carico di snervamento

4 colorabilità

PC resistenza fiamma costo

Dal grafico possiamo notare facilmente come il PC riceve voti in media più bassi rispetto alla PA caricata. Risulta evidente che non possiamo valutare una scelta sulla base della colorabilità dello stampato perché tutti e due la possiedono.

Guardando il resto, invece, ci rendiamo facilmente conto che la poliammide

(PA) è il polimero che ci dà più sicurezza per quanto riguarda la resistenza meccanica, infatti ha voto 10, superando di poco il costo del policarbonato

(PC).

L’unico voto in cui il PC eccelle è la densità, che è comunque accettabile anche per la PA.

Sceglieremo quindi per la nostra copertura una poliammide caricata a fibre di vetro tale da garantirci un buon risparmio e un eccellente sicurezza mantenendo il peso della scocca leggero.

Effettueremo la stessa scelta di materiale anche per la leva superiore e la base inferiore.

Ora applicheremo lo stesso processo di ricerca e selezione anche agli altri componenti.

138

Gabbietta d’appoggio

Per quanto riguarda questo pezzo è di fondamentale importanza il controllo dimensionale in fase di stampaggio, in quanto deve calzare bene sulla valvola e avere poca tolleranza nel centraggio dei fori.

Andremo, così, a valutare il ritiro % del polimero e la sua densità per ottenere un componente non eccessivamente pesante controllando così il costo al Kg per mantenere sotto controllo l’economia del prodotto. La colorabilità del componente e la finitura estetica del componente risultano fattori molto marginali. Dobbiamo ricordare che il componente è completamente nascosto e riveste una pura funzione di sostegno per il display e l’anello di sicurezza.

In questo caso non valuteremo la resistenza alla fiamma, in quanto il materiale non risulterebbe a contatto con la stessa.

Per velocizzare il tutto esprimeremo i valori da subito normalizzati.

Ritiro % Densità

Costo

Accetta colore

Valore max

Valore min

Materiale

ABS

caricato

30%vetro

3,3

7,3

3,5

7,5

Colore

Ritiro

Densità

ABS

Costo

Possiamo subito notare che tutti i materiali hanno ottimi voti. Iniziamo a scartare, però, PA e PC per il costo elevato. Poi, sapendo l’importanza del ritiro e il costo connesso scegliamo senza dubbio l’ABS che ha un basso ritiro e un basso costo.

139

Supporto orizzontale

La caratteristica più importante di questo componente è che venga prodotto in economia, siccome verrà acquistato il semilavorato e il conseguente sfrido.

Poi valuteremo la resistenza alla corrosione e il peso che avrà. Infine, come ultima caratteristica valuteremo il coefficiente elastico.

I materiali che confronteremo sono tre: acciaio basso legato AISI 1020, acciai inossidabili AISI 304 e AISI 410 martensitico.

Costo [€/Kg]

Resistenza alla corrosione

Valore max

2,5

Valore min

0,8

Ottima

Scarsa

Materiale

AISI 1020

AISI 304

AISI 410

1,7

Densità

7,6

2,5

7,5

Limite elastico

200

300

5 limite elastico

10 costo

8 resistenza corrosione

AISI 1020

AISI 304

AISI 410 densità

Scartiamo subito l’AISI 304 perché ha un valore 0, è troppo costoso.

Vediamo chiaramente che l’AISI 1020 eccelle nel settore più importante, quello del costo, mantenendo ottimi risultati nelle altre caratteristiche offrendo ottima resistenza meccanica e alla corrosione a un ottimo prezzo.

La nostra scelta cadrà quindi sull’AISI 1020.

Utilizzeremo questo acciaio anche per gli estrusi di sostegno laterale per evitare problemi di corrosione per differenza di potenziale e per mantenere un costo accettabile.

140

Parete laterale

La caratteristica fondamentale di questo componente è la deformabilità (o allungamento) in quanto deve deformarsi per entrare nelle apposite guide. Anche in questo caso terremo in forte considerazione il costo del materiale

Anche in questo caso ci limitiamo a selezionare solo 5 materiali polimerici: PMMA, PA, PP, PE e PC.

Valori materiali:

Valore max

Valore min

Modulo elastico

(GPa)

Materiale

PMMA

3,02

2,59

1,22

0,71

2,32

Voti assegnati:

Valore max

Valore min

Materiale

Modulo elastico

PMMA

7,9

6,6

Allungamento

(%)

500

350

500

110

Allungamento Limite elastico

50 60

500

9,7

6,6

8,7

Limite elastico

(Mpa)

3,8

1,9

Costo Resistenza fiamma

63,1 1,5

61,15 3,6

28,95 0,9

19,5 2

64,05 4,2

3,5

7,5

Costo Resistenza fiamma

1 No

Accetta colore

141

Dalla tabella possiamo, subito, scartare il PMMA in quanto tende a bruciare molto facilmente, insieme a PP e PE, in quanto anch’essi hanno ricevuto voto 0 nella resistenza alla fiamma. Analizzeremo meglio i materiali rimasti

PA e PC con un grafico radar. resistenza fiamma

Modulo elastico

Allungamento

Accetta colore Limite elastico

Costo

Dal grafico possiamo facilmente notare che i due materiali si equilibrano abbastanza. Controllando, le resistenza alla fiamma dei due materiali ci rendiamo conto che il PC è leggermente migliore rispetto alla PA. Inoltre la produzione di PC in lastra risulta essere facilmente reperibile sul mercato con estrema facilità rispetto a quella della PA.

Pertanto ipotizziamo di eseguire le scocche in Policarbonato.

142

7.2.1

ETODO DI SELEZIONE COMPONENTI ELEMENTO

SOSTEGNO ESTINTORE

Ora applicheremo il metodo di selezione ai componenti dell’elemento di sostegno dell’estintore.

Struttura saldata

La caratteristica più importante di questo componente è che venga prodotto in economia.

Poi valuteremo la resistenza alla corrosione e il peso che avrà. Infine, come ultima caratteristica valuteremo il coefficiente elastico.

I materiali che confronteremo sono tre: acciaio basso legato AISI 1020, acciai inossidabili AISI 304 e AISI 410 martensitico.

Materiale Costo

[€/Kg]

AISI 1020 10

AISI 304

AISI 410

1,7

Resistenza alla corrosione

Densità Limite elastico

2,5

7,5

5 limite elastico

10 costo

0 resistenza corrosione

AISI 1020

AISI 304

AISI 410 densità

Scartiamo subito l’AISI 304 perché ha un valore 0, è troppo costoso.

La nostra scelta cadrà quindi sull’AISI 1020.

Utilizzeremo questo acciaio anche per la lam iera d’appoggio dell’estintore.

143

Inserto per aggancio base estintore

Questo componente riveste una pura funzione di centraggio e bloccaggio antirotazionale dell’estintore sulla piastra. La conicità dello stesso ci permette di non necessitare di tolleranze molto ristrette.

Valuteremo il ritiro, ma non sarà un fattore determinante per la scelta del polimero. Il fattore più importante sarà quindi il costo in stretta relazione con la densità del materiale stesso.

La colorabilità del componente e la finitura estetica del componente risultano fattori molto marginali.

In questo caso non valuteremo la resistenza alla fiamma, in quanto il materiale non risulterebbe a contatto con la stessa.

Per velocizzare il tutto esprimeremo i valori da subito normalizzati.

Materiale Ritiro %

Densità

Costo

3,5

Accetta colore

ABS

caricato

30%vetro

3,3

7,3

7,5

Colore

Ritiro

Densità

ABS

Costo

144

Pannellature

La caratteristica fondamentale di questo componente è la color abilità dello stesso, in relazione al costo. In quanto il componente riveste una funzione fortemente estetica. Terremo anche in considerazione il limite elastico per evitare che i pannelli non si deformino in maniera permanente.

Anche in questo caso ci limitiamo a selezionare solo 5 materiali polimerici: PMMA, PA, PP, PE e

PC.

Voti assegnati:

Materiale Limite elastico

PMMA

3,8

1,9

Costo Resistenza fiamma

3,5

7,5

Accetta colore

PA e PC con un grafico radar. resistenza fiamma

Modulo elastico

Allungamento

Accetta colore Limite elastico

Costo

Dal grafico possiamo facilmente notare che i due materiali si equilibrano abbastanza. Sceglieremo il PC in quanto presenta un costo inferiore.

145

R

IASSUMENDO

:

COMPONENTI ESTINTORE

Disegno Componente

Copertura superiore

Materiale

PA 30%fibra vetro

Base inferiore PA 30%fibra vetro

Leva superiore

Gabbietta

Estrattore manichetta PC

PA 30%fibra vetro

ABS

Sigillo di sicurezza

Parete laterale

Processo

Stampaggio a iniezione

Estrusione in lastra e tranciatura

Supporto verticale AISI 1020 Estrusione e lavorazioni meccaniche di finitura

Supporto orizzontale AISI 1020 Lamiera lavorata

146

R

IASSUMENDO

:

COMPONENTI SOSTEGNO ESTINTORE

Disegno Componente

Struttura saldata

Materiale

AISI 1020

Processo

Estrusione, forature e saldatura.

Lamiera d’appoggio

Inserto per aggancio base estintore

Pannello alto_fronte

AISI 1020

ABS

Tranciatura, forature, svasatura e piegatura.

Stampaggio a iniezione

Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

Pannello alto_retro

PC Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

Pannello basso PC Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

147

7.3

CHEDE DEI MATERIALI

Riporteremo in queste pagine le schede tecniche dei materiali selezionati nella fase precedente.

(tratte da CES material selector 4.5_edu-level 1)

Poliammide (PA) caricata 30% fibra di vetro

Resistenze: Proprietà generali:

Density

Price

1320-1340 kg/m

3.46-3.81

€/kg

*0.09-0.11 Recycle fraction

CO2 creation *7.68-8.49

Production Energy *109-121

Kg/kg

MJ/kg

Proprietà meccaniche:

Young's Modulus 8.21-8.62

Shear Modulus *3.041-3.193

GPa

Bulk modulus

Poisson's Ratio

*9.122-9.578 GPa

0.34-0.36

Hardness - Vickers *33.1-36.5

Elastic Limit *110.4-121.6

MPa

Tensile Strength

Compressive

Strength

Elongation

Endurance Limit

Fracture

Toughness

Loss Coefficient

*138-152 MPa

*132.5-145.9 MPa

4.65-5.38

*50.87-66.13

MPa

*4.737-6.401 MPa.

1/2

*8.855e

-3

9.163e

-3

Modulus of rupture *193.2-212.8 MPa

Shape factor 6.6

Flammability

Fresh Water

Sea Water

Weak Acid

Average

Very Good

Good

Strong Acid

Weak Alkalis

Poor

Very Good

Strong Alkalis Good

Organic Solvents Average

UV Average

Oxidation at 500C Very Poor

Proprietà ottiche:

Transparency Opaque

I valori marcati con * sono stimati

Impatto ambientale/riciclo:

Largo impiego trova il riciclo delle poliammidi da pre-consumo, che attraverso un percorso di polimerizzazione diventano nuovo materiale e compound. La materia prima seconda si ottiene principalmente dal riciclo di:

pre-consumo: sfridi di lavorazione e scarti di produzione.

post-consumo: componenti e accessori di veicoli, arredi ed altri beni durevoli

Informazioni di supporto:

Le poliammidi hanno un rivestimento esterno duro, forte e hanno un basso coefficiente di attrito, con proprietà utili in un ampio range di temperatura (-80 a +120 C). Essi sono ottimi per stampaggio a iniezione , macchine e finitura, possono essere legati termicamente o a ultrasuoni, o uniti con resina epossidica, fenolica o adesivi in poliestere. Le fibre di nylon sono forti, tenaci, elastiche e brillanti sono facilmente giuntabili in fili o in miscela con altri materiali. Le poliammidi, inoltre, hanno scarsa resistenza agli acidi forti, agenti ossidanti e solventi, in particolare nelle versioni trasparenti.

148

Acrilonitrile butadiene stirene (ABS)

Proprietà generali:

Density

Price

Recycle fraction

CO2 creation

Production

Energy

1010-1210

2.12-2.33

*0.45-0.55

*2.8-3.09

*85.5-94.5 kg/m

€/kg

Kg/kg

MJ/kg

Resistenze:

Flammability

Fresh Water

Sea Water

Weak Acid

Poor

Very Good

Good

Strong Acid

Weak Alkalis

Average

Good

Strong Alkalis Good

Organic Solvents Poor

UV Average

Oxidation at 500C Very Poor

Proprietà meccaniche:

Young's Modulus 1.1-2.9

Shear Modulus

GPa

0.3189-1.032 GPa

Bulk modulus * 2.768-2.906 GPa

Proprietà ottiche:

Transparency Opaque

Poisson's Ratio 0.3908-0.422

Hardness -

Vickers

* 5.6-15.3 HV

Elastic Limit 18.5-51

Tensile Strength 30.3-43.4

Compressive

Strength

31-55.2

MPa

Elongation 5-75 %

Endurance Limit 12.12-17.36 MPa

Fracture

Toughness

1.186-3.558 MPa.m

^1/2

Loss Coefficient 0.01666-

0.03884

I valori marcati con * sono stimati

Impatto ambientale/riciclo:

Il materiale è facilmente riciclabile se non contaminato da altre tipologie di plastiche non compatibili.

Molte grandi società produttrici di ABS e di apparecchiature elettriche ed elettroniche sono coinvolte in programmi di riciclo di questo polimero. Sono diverse le sperimentazioni nel campo della telefonia, dove l’ABS riciclato dai telefoni viene nuovamente utilizzato per i medesimi prodotti. La raccolta differenziata di questo materiale è resa possibile dalla specificità delle applicazioni e già oggi una parte dell’ABS utilizzato per computer, telefoni ed altri impieghi viene riciclato.

Informazioni di supporto:

L'ABS è un terpolimero - eseguito dalla copolimerizzazione di 3 monomeri: acrilonitrile, butadiene e stirene. L'acrilonitrile conferisce resistenza termica e chimica, la gomma butadiene dà duttilità e resistenza, lo stirene conferisce alla superficie lucidità. Inoltre è un prodotto di facile lavorabilità e adatto allo stampaggio a iniezione. Risulta ottimale anche per il suo basso costo la facilità di lavorazione e un costo inferiore.

149

Policarbonato (PC)

Proprietà generali:

Density

Price

CO2 creation

Production

Energy

Recycle

Fraction

1140-1210

*3.0-3.4

*3.8-4.2

*105-116

*0.45-0.55 kg/m^3

€/kg kg/kg

MJ/kg

Proprietà meccaniche:

Young's

Modulus

2-2.44 GPa

Shear Modulus 0.7891-0.872 GPa

Bulk modulus 3.7-3.9 GPa

Poisson's Ratio 0.3912-0.4082

Hardness -

Vickers

17.7-21.7 HV

Elastic Limit

Tensile

Strength

59-70

60-72.4

MPa

MPa Compressive

Strength

Fracture

Toughness

69-86.88

Elongation 70-150

Endurance Limit 22.14-30.81

2.1-4.602

MPa

MPa.m^1/2

Loss Coefficient 0.01639-

0.0181

Resistenze:

Flammability

Fresh Water

Sea Water

Weak Acid

Strong Acid

Weak Alkalis

Strong Alkalis

Organic Solvents

Good

Very Good

Good

Average

Poor

UV Good

Oxidation at 500C Very Poor

Proprietà ottiche:

Transparency Optical

Quality

I valori marcati con * sono stimati

Impatto ambientale/riciclo:

Il riciclo del PC post-consumo non è ancora molto diffuso, a causa della difficoltà di reperimento.

La materia prima seconda si ottiene principalmente dal riciclo di: pre-consumo: sfridi di lavorazione e scarti di produzione.

Le sperimentazioni ad oggi avviate hanno dimostrato che il prodotto riciclato presenta caratteristiche fisiche molto simili al vergine, a discapito però delle proprietà estetiche (trasparenza) che risultano sensibilmente peggiori.

Vogliamo far notare che per ogni Kg di PC vergine sostituito con PC riciclato o rigenerato, vengono risparmiati 5,45 kg di materie prime.

Informazioni di supporto:

I manufatti in PC vengono solitamente realizzati per stampaggio ad iniezione, soffiaggio ed estrusione e possono essere successivamente lavorati con le attrezzature standard per la falegnameria e la metallurgia senza riportare spaccature, scheggiature, rotture di alcun genere. I film e le fibre sono ottenuti per estrusione o da soluzione. I primi posso essere successivamente termoformati, e come gli altri semilavorati realizzati in PC si incollano facilmente con collanti epossidici e si saldano ad ultrasuoni.

150

AISI 1020

Proprietà generali:

Density

Price

7800-7900 kg/m

0.3732-0,6717

€/kg

Recycle fraction *0.8-0.9

CO2 creation *1.9-2.1

Production

Energy

*22.4-24.8

Kg/kg

MJ/kg

Proprietà meccaniche:

Young's Modulus 200-215

Shear Modulus 79-84

GPa

Bulk modulus 158-175

Poisson's Ratio 0.285-0.295

GPa

Hardness -

Vickers

107.5-172.5 HV

Elastic Limit 250-395

Tensile Strength 345-580

Compressive

Strength

250-395

MPa

Elongation 26-47 %

Endurance Limit *203-293

Fracture *41-82

Toughness

Loss Coefficient *8.9e

-3

1.42e

-3

MPa

MPa.

1/2

Resistenze:

Flammability

Fresh Water

Sea Water

Weak Acid

Very Good

Good

Average

Strong Acid

Weak Alkalis

Poor

Good

Strong Alkalis Average

Organic Solvents Very Good

UV Very Good

Oxidation at 500C Good

Proprietà ottiche:

Opaque Transparency

Modulus of

Rupture

Shape factor

265-325

MPa

I valori marcati con * sono stimati

Impatto ambientale/riciclo:

Il riciclo di questo materiale è molto interessante. Si pensi che, in Italia, la materia prima seconda recuperata pre-consumo costituisce più di un terzo del totale avviato al consumo ed è rappresentato in larga parte da cascami

(ritagli, lamiere, lamierini, torniture) derivanti dalle lavorazioni effettuate presso le industrie e le officine meccaniche. Un altro terzo viene recuperato post-consumo attraverso la rottamazione di autoveicoli, elettrodomestici o altri beni durevoli, oppure attraverso la raccolta di imballaggi in acciaio e banda stagnata.

Informazioni di supporto:

Gli acciai basso-legati presentano maggiore resistenz a all’abrasione, più elevata tenacità e migliore resistenza alle alte temperature rispetto agli acciai al solo carbonio. Questi acciai vengono usati per applicazioni in cui sono richieste durezza e resistenza.

151

8 E

NGINEERING

: C

ALCOLO DEI COSTI

Nel capitol o finale sull’engineering del prodotto, andremo a trattare i costi di produzione ed il loro calcolo.

Per la realizzazione di un progetto, individuare i costi di produzione, non significa semplicemente quale sarà il costo dei singoli pezzi, ma soprattutto conoscere bene il costo delle attrezzature per realizzarli e della manodopera utile durante il processo di produzione.

Scopo

La valutazione che andremo ad eseguire segue una metodologia semplice, ma analitica. Gli scopi principali sono i seguenti:

Preventivazione dei costi di processo, produzione e assemblaggio

Scelte riguardanti i processi ed eventuale confronto tra diverse soluzioni costruttive

Analisi degli investimenti produttivi

Consapevolezza delle risorse da gestire, della configurazione del sistema e della programmazione della produzione

Eventuali analisi di contabilità

Obiettivi

Gli obiettivi di questa valutazione sono sostanzialmente tre:

Il primo è quello della determinazione di valori significativi delle principali voci di costo. Poi troviamo la comprensione delle leve di costo significative, punto fondamentale ai fini dell’ottimizzazione del progetto. Infine troviamo la possibilità di fare un confronto economico tra diverse soluzioni progettuali.

Ecco quindi i parametri che troviamo da una valutazione dei costi:

Materiali diretti: costo materiale [€/Kg] x quantità di materiale [Kg]

Manodopera diretta: costo orario [€/h] x tempo ciclo [h]

Costi indiretti: o

Costo orario delle macchine [€/h] x tempo ciclo [h] o

Costo delle attrezzature [€] / volume di produzione o Incremento di vario genere

152

8.1

ALCOLO DEI COSTI DEGLI STAMPATI

Nel seguente paragrafo valuteremo il costo dei componenti che verranno stampati con tecnologia ad iniezione.

Costi dello stampaggio a iniezione

Questa procedura è suddivisa in tre fasi:

(tutte le tabelle e le formule derivano dagli studi di Boothroyd)

1. Impostazione del processo

Qui stabiliremo i parametri di partenza.

Per prima cosa bisogna configurare lo stampo, indicandone la linea di divisione, la forma delle impronte, i relativi estrattori e il numero complessivo delle impronte. A seguire calcoleremo due parametri fondamentali: volume d’iniezione e area proiettata. I calcoli finali di questa fase riguarderanno le dimensioni totali dello stampo ed il dimensionamento della pressa.

2. Stima del tempo ciclo

Qui valuteremo il tempo ciclo totale in secondi.

Il tempo ciclo è la somma di tre componenti: tempo di iniezione, di raffreddamento e di reset della macchina. Tutti e tre i tempi dipendono da un numeroso insieme di fattori che affronteremo durante il calcolo.

3. Valutazione dei costi

Qui ricaviamo le tre principali voci di costo che sommate andranno ad indicare il costo totale del componente analizzato.

Per primo ricaveremo il costo del materiale al pezzo, poi il costo d’esercizio della manodopera, dalla pressa e dai costi indiretti, infine il costo dello stampo, che ha un peso fondamentale sul costo totale del manufatto.

153

8.1.1

ALCOLO DEI COSTI DEI COMPONENTI ESTINTORE

Anche in questo caso suddivideremo l’analisi in due paragrafi: estintore e sostegno estintore.

Calcolo dei costi della copertura superiore

Dati sul componente:

Materiale: PA caricato 30% fibra di vetro

Finitura superficiale: SPE#2opaco

Spessore medio: 2mm

Volume i produzione ipotizzato: 50000pz/anno

Tolleranze: ±0,1

Calcolo dei parametri principali sullo stampo:

Area proiettata sullo stampo A p

: 282cm

Volume totale oggetto V tot

: (nxV):116cm

Dove: n=numero impronte=1

Ora dal grafico sapendo il volume complessivo calcoleremo un fattore di incremento (ƒ i

) che ci servirà per calcolare i parametri successivi.

ƒ i=

1,15

Volume di iniezione:

V i

= V tot x

ƒ i

≈

133,4 cm

Area proiettata complessiva:

A i

= ƒ i x n x A ≈

324,3 cm

1,15

154

Analizzeremo ora il layout dello stampo. Secondo le regole dobbiamo lasciare 75mm da ogni lato dello stampo e aggiungere 5mm ogni 100cm

2 di area proiettata.

Lasceremo quindi 90mm per lato fatta eccezione per il lato con carrello che occuperanno 160mm.

Come preannunciato nei calcoli utilizzeremo uno stampo ad un’impronta.

In rosso evidenziamo la linea di divisione dello stampo.

155

Dalla messa in tavola dello stampo otteniamo le dimensioni delle piastre:

310x460x370mm

I parametri delle piastre sono:

Area frontale (A b

): 46x37=1702cm

Altezza delle piastre (h b

): 31cm

Corsa richiesta (l): 2xh(altezza dello stampato) + 50=250mm

156

Dimensionamento pressa

Dalla tabella possiamo osservare che la pressione di iniezione per le PA è di p=110Mpa

La forza di chiusura richiesta (F r

F r

) sarà data dalla formula: p

x p [Pa]x A i

] [KN]

Dove:

ƒ p

≈ 0,5 : è il fattore di riduzione delle perdite di pressione nel sistema di iniezione

Quindi la forza richiesta è pari a:

0,5 x 110(x10

)Mpa x 0,03243m

=1945800N=1945KN

Quindi avremmo bisogno di una pressa da 2000KN. Commercialmente troviamo presse da 1600KN o 5000KN. Probabilmente andremo a stampare con la prima per non gestire gli alti costi della seconda.

157

Stima del tempo ciclo

Il tempo ciclo (t) viene valutato con la formula t=t f

+t c

+t r

[s]

Dove:

t f

= tempo di iniezione t f

= dove P[W] è la potenza della pressa

1945

Dal grafico ricaviamo la P[W], potenza della pressa, conoscendo la forza richiesta in [KN] ovvero 35kW. avremo quindi: t f

= 2 x (133,4x10

-6

)[m

] x (110x10

)[Pa] /

35000 [W]=0,85s ≈1s t c

= tempo di raffreddamento t c

2 max x K dove K è un coefficiente del materiale preso dalla tabella e s max

è lo spessore massimo del pezzo t c

=4 x 1,9=7,6 s t r

=tempo di reset (apertura, espulsione, chiusura)

Il tempo di reset è valutabile come somma dei tempi parziali da tabella, nel nostro caso avremo 5 s a cui aggiungeremo 4 s per i due inserti (carrelli): quindi 9s

Quindi il nostro tempo ciclo sarà: t f

+t c

+t r

= 17,6 s ≈18s

Ora inizieremo a calcolare i costi

158

Costo del materiale per unità di prodotto

C mat

= c mat x (V i

/ n

) [€]

Dove: c mat

[€/dm 3

] rappresenta il c mat=

ρ x c mat x M costo del materiale al dm

3 dove:

ρ [Kg/dm 3

] è la densità del materiale e c mat x M

[€/dm 3

] è il costo del materiale per unità di massa

Quindi: c mat

=1,33 [Kg/dm

] x 3,6 [€/Kg] = 4,8 €/dm 3

C mat

=4,8 [€/dm 3

] x 0,133 [dm

]

= 0,63 € al pezzo

Il costo del materiale al pezzo rientra pienamente nei limiti che ci eravamo prefissati.

Costo di esercizio per unità di prodotto

C es

= c es

x t/n

Dove: c es

è il costo orario di esercizio (manodopera, macchina, indiretti) c es

= K

+ K

x F

Dove:

=fattore di costo operatore= 25€/h

=fattore di costo macchina= 0,01€/(h x KN)

Quindi: c es

25 + (0,01 x 1945) = 44,45€/h

C es

44,45 x (18/3600)=0,22€ al pezzo

Anche il costo di esercizio rispecchia i parametri prefissati

Costo dello stampo

Il costo dello stampo è dato dalla somma di diversi voci:

C st

= C b

+ C lb

+ C li

[€]

Dove:

C b

è il costo delle piastre grezze espresso in

€

C lb

è il costo della lavorazione preparatoria delle piastre

C li

è il costo di lavorazione delle impronte

Costo delle piastre e lavorazione

C b

= densità x volume= 1000 + 0,45 x A b

x h b

0,4

=1000 + 0,45 x 1702 x 3,9≈ 4025€

Secondo Boothroyd C b

≈ C lb

,di conseguenza C lb

= 4025€

Costo di lavorazione delle impronte

C li

≈

C lav x T lav x n k

Dove: k=0,7 (fattore di correzione nel caso di impronte multiple)

C lav

è il costo orario di lavorazione (circa 40€/h)

T lav

è il tempo di lavorazione espresso in [h]

159

Tempo di lavorazione delle impronte

Il tempo di lavorazione delle impronte è composto da diverse tempistiche:

T lav

= T lav,esp

+ T lav,dim

+ T lav,geo

+ T lav,extra [h]

T lav,esp tempo di lavorazione degli espulsori

T lav,dim tempo di lavorazione associate alle dimensioni del pezzo

T lav,geo tempo associato alla complessità geometrica dell’impronta

T lav,extra tempo di lavorazione associato alle lavorazioni per dispositivi di estrazione, texture, superfici a elevata finitura, tolleranze ristrette, superfici di divisione complesse.

Lavorazione degli espulsori

T lav,esp

≈ 2,5 x (A i

/n)

0,5 dove A i

è espresso in cm

Quindi:

T lav,esp

≈ 2,5 x (324,3)

0,5

≈ 45 [h]

Lavorazione dimensionale

T lav,dim

≈ 5 + 0,085 x (A i

/n)

1,2 dove A i

è espresso in cm

Quindi:

T lav,dim

≈ 5 + 0,085 x (324,3) 1,2 ≈ 92 [h]

Lavorazione geometrica

T lav,geo

≈ 5,8 x (X i

+ X e

)

1,25

Dove: i fattori x sono indici di complessità geometrica:

X i

= (n°superfici lato espulsore - interno) x0,1

X e

= (n°superfici lato iniezione - esterno) x0,1

Quindi:

n°superfici lato espulsore

a 10

(superfici precise) b 8

(superfici interne) c 50

(snap) d 5

(nervature) e 4

(cannocchiale manometro)

X i

= 7,7 ; X e

= 5,4

T lav,geo

≈ 5,8 x (7,7 + 5,4) 1,25

=144 [h]

n°superfici lato iniezione

f 6

(superfici laterali) g 3

(doppio profilo) h 38

(nervature) i 5 ( superfici esterne) l 2

(cannocchiale manometro)

160

Lavorazioni extra

Elenchiamo di seguito diverse indicazioni per calcolare I tempi di lavorazioni aggiuntive:

Per ogni dispositivo di estrazione di sottosquadri esterni (serie di carrelli esterni sullo stesso lato dello stampo): 50÷80h

Per ogni dispositivo di estrazione di sottosquadri interni: 100÷200h

Per ogni dispositivo di estrazione di anime filettate (con azionamento comune a più anime): 200÷300h

Per texture o caratteri: ~5% (T lav,dim

+ T lav,geo

)

Per superfici di elevata finitura frazione di (T lav,dim

+ T lav,geo

): o Superfici non critiche (SPE#4)10% o Superfici opache standard (SPE#3)15% o Superfici trasparenti standard (SPE#3)20% o Superfici opache, alta qualità (SPE#2)25% o Superfici trasparenti, alta qualità (SPE#2)30% o Superfici trasparenti di qualità ottica (SPE#1)40%

Quindi:

200[h] per i 2 carrelli interni

36 [h] per finitura di superficie opaca standard (SPE#3) (15%(92 + 144))

T lav,extra

=236 [h]

Tempo di lavorazione totale dello stampo

T lav

= T lav,esp

+ T lav,dim

+ T lav,geo

+ T lav,extra [h]

T lav

= 45 + 92 + 144 + 236 = 517 [h]

Costo di lavorazione impronte: C li

≈

C lav x T lav

=40 x 517=~20680[€]

Costo totale dello stampo

C st

= C b

+ C lb

+ C li

[€]

4025+4025+20680= 28730[€]

Costo totale al pezzo

C p

= C es

+ C mat

+ C st

N=volume di produzione=50000

C p

=0,22 + 0,36 + 28730/50000

= 1,42 €/pezzo

161

Leva superiore

Parametri piastre:

_ A b

: (26x30)cm=780cm

_ h b

: 27cm

_ l: 16cm

_ forza pressa F=283KN

Ora andremo a riassumere il processo applicato precedentemente alla leva superiore.

Il componente presenta una certa complessità geometrica data dalla superficie e dalle nervature interne.

Dati componente:

_Materiale: PA caricato 30% fibra di vetro

_Finitura: SPE # 2

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ A p

: 40,5 cm

_ V tot

: 29,672 cm

_ V i

: 41,54 cm

_ A i

: 56,7 cm

162

Tempo ciclo:

_ t f

=1,14 ≈1s

_ t c

= 7 s

_ t r

= 5 s

_ t = 13 s

Costi materiali e esercizio

_ c

_ c mat es

4,8 €/dm

= 27 €/h

_ C mat

_ C es

= 0,1

9€

= 0,2€/h

Costi dello stampo:

_ C b

= 2311€

_ C lb

_ C li

= 2311€

= 7520€

_ T lav

_ C st

= 188 h

= 12142€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 19h

_T lav,dim

= 15h

_T lav,geo

= 40h

_T lav,extra

= 114h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 0,6

3€

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è adatto ad una produzione industriale.

Anche in questo caso ciò che fa lievitare i costi sono le lavorazioni extra.

Potremmo, ad esempio, ipotizzare di eliminare il carrello per il foro di centraggio della spina di rotazione e riprendere il singolo pezzo sul centro di lavoro.

163

Base inferiore

Riassumeremo il processo finora applicato anche a questo componente.

Questo pezzo presenta una certa complessità data solamente dalle nervature interne, non presenta grosse complessità nella superficie esterna.

Dati componente:

_Materiale: PA caricato

30% fibra di vetro

_Finitura: SPE # 2

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione:

50.000

Parametri principali:

_ A p

: 282 cm

_ V tot

: 134,59 cm

_ V i

: 154,8 cm

_ A i

: 324,3 cm

164

Parametri piastre:

_ A b

: (34x40)cm=1360cm

_ h b

: 22,5cm

_ l: 23cm

_ forza pressa F=2000 (1783)KN

Tempo ciclo:

_ t f

=0,83

≈1s

_ t c

= 8 s

_ t r

= 5 s

_ t = 14 s

Costi materiali e esercizio

_ c mat

= 4,8

€/dm

= 42,83

€/h

_ c es

_ C mat

_ C es

= 0,73 €/pz

= 0,17

€/pz.

Costi dello stampo:

_ C b

= 3126

€

_ C lb

_ C li

= 3126

€

= 13360

€

_ T lav

_ C st

= 334 h

= 19612

€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 45h

_T lav,dim

= 92h

_T lav,geo

= 172h

_T lav,extra

= 25h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 1,29

€

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è adatto ad una produzione industriale.

In questo caso ciò che fa lievitare i costi sono le lavorazioni geometriche date dalla complessità delle nervature.

Potremmo, ad esempio, ipotizzare di ridurre il numero delle nervature o semplificarne la geometria.

165

Gabbietta d’appoggio

Riassumeremo il processo finora applicato anche a questo componente.

Il componente presenta una certa complessità data dalla dimensione ridotta, non presenta grosse complessità nella superficie esterna, inoltre, in questa fase non considereremo i eventuali carrelli per le forature interne.

Dati componente:

_Materiale: ABS

_Finitura: SPE # 4

_Spessore: 1,5mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione:

50.000

Parametri principali:

_ A p

: 6 cm

_ V tot

: 3,29 cm

_ V i

: 4,45 cm

_ A i

: 8,1 cm

166

Parametri piastre:

_ A b

: (18,5x17,5)cm=323,75cm

_ h b

: 20cm

_ l: 21cm

_ forza pressa F=300 (40,5)KN

Tempo ciclo:

_ t f

=0,11

≈1s

_ t c

= 4 s

_ t r

= 5 s

_ t = 10 s

Costi materiali e esercizio

_ c mat

= 2,2

= 28

€/dm

€/h

_ c es

_ C mat

_ C es

= 0,09

€/pz

= 0,07

€/pz.

Costi dello stampo:

_ C b

= 1482

€

_ C lb

_ C li

= 1482

€

= 1450

€

_ T lav

_ C st

= 38,5 h

= 4414

€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 7,5h

_T lav,dim

= 15,5h

_T lav,geo

= 12,5h

_T lav,extra

= 3h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 0,24

€/pz

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è adatto ad una produzione industriale.

Il costo risulta, decisamente, basso,ma dobbiamo ricordare che dovremo ipotizzare l’inserimento di eventuali carrelli per i fori interni, oppure l’ipotesi di riprendere il pezzo con una dima di foratura oppure su un centro di lavoro prima del montaggio.

167

Sigillo di sicurezza

Anche con questo componente utilizzeremo lo stesso procedimento.

Il pezzo è chiaramente molto piccolo e la sua realizzazione non comporta eccessivi problemi. Anche in questo caso in rosso evidenziamo la linea di divisione degli stampi.

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 1mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione:

50.000

Parametri principali:

_ A p

: 6 cm

_ V tot

: 0,0584 cm

_ V i

: 0,8 cm

_ A i

: 8,22 cm

168

Parametri piastre:

_ A b

: (17,2X17,6)cm=302,72cm

_ h b

: 15cm

_ l: 5,2cm

_ forza pressa F=300 KN (45 richiesti)

Tempo ciclo:

_ t f

=0,023

≈1s

_ t c

= 6 s

_ t r

= 3 s

_ t = 10 s

Costi materiali e esercizio

_ c mat

= 3,76

= 25,5

€/dm

€/h

_ c es

_ C mat

_ C es

= 0,003

€/pz

= 0,07€/pz.

Costi dello stampo:

_ C b

= 140

2€

_ C lb

_ C li

= 140

2€

= 640

€

_ T lav

_ C st

= 16 h

= 344

4€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 7h

_T lav,dim

= 6,5h

_T lav,geo

= 1h

_T lav,extra

= 1,5h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 0,133

€/pz = ~0,15€/pz

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è ampiamente adatto ad una produzione industriale.

Il costo risulta, decisamente, molto basso ed il rischio di eventuali problemi o difetti di stampaggio dei pezzi risulta molto vicino allo zero.

169

Estrattore manichetta

Anche questo componente risulta essere molto piccolo e di facile realizzabilità. Utilizzeremo lo stesso procedimento di analisi utilizzato finora.

La linea rossa evidenzia, sempre, la linea di divisione degli stampi.

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 1mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione:

50.000

Parametri principali:

_ A p

: 9,5 cm

_ V tot

: 1 cm

_ V i

: 1,37 cm

_ A i

: 13 cm

170

Parametri piastre:

_ A b

: (18,5x18)cm=333cm

_ h b

: 15cm

_ l: 5,2cm

_ forza pressa F=300KN (effettivi: 71,5KN)

Tempo ciclo:

_ t f

=0,037

≈1s

_ t c

= 6 s

_ t r

= 3 s

_ t = 10 s

Costi materiali e esercizio

_ c mat

= 3,76

= 25,5

€/dm

€/h

_ c es

_ C mat

_ C es

= 0,005

€/pz

= 0,07€/pz.

Costi dello stampo:

_ C b

= 1442

€

_ C lb

_ C li

= 1442

€

= 780

€

_ T lav

_ C st

= 19,5 h

= 366

4€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 9h

_T lav,dim

= 7h

_T lav,geo

= 1,5h

_T lav,extra

= 2h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 0,145

€/pz = ~0,15€/pz

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è adatto ad una produzione industriale.

Il costo risulta, decisamente, basso, a causa delle ridotte dimensioni del pezzo in questione.

171

Parete laterale

Il componente in esame è di facile realizzazione.

Partiremo da una lastra piana sulla quale andremo ad effettuare le varie lavorazioni.

Divideremo il processo in tre fasi:

Estrusione in lastra del pannello

Taglio/tranciatura sagoma e fori

Imbutitura degli inviti per gli snap

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo pannello: 152cm

_ Volume totale parete_V tot

: 234,42 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A tot

: 2375,36 cm

Layout dello stampo:

Nel layout possiamo notare la messa in lastra del componente. Per farlo abbiamo osservato la regola secondo cui la distanza tra bordo di tranciatura e bordo lastra fosse maggiore o uguale allo spessore (T), nel nostro caso abbiamo ipotizzato 5mm.

172

Parametri pannello:

_ Ingombro pannello grezzo: W=46cm, L=28cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 45 d

= 27cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfrido) =

V tot-s

= WxLxT= 257,6 cm

Calcolo dei tempi di tranciatura

Questa formula per il calcolo del tempo ciclo di tranciatura deriva da sperimentazioni di Boothroyd in questo campo: t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (46 + 28)=18,8[s]

Dobbiamo, però, ricordare che questa formula è da utilizzarsi, solo, nel caso in cui si ipotizzi l’uso di stampi automatizzati o a passo, quindi con l’intervento di manodopera specializzata ad ogni tranciatura.

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s dove c mat

è il costo del materiale per unità di volume

C mat

= 3,76

[€/dm 3

] x 0,257dm

= 0,96

€

Costo in linea con la filosofia di industrializzazione del prodotto

Dobbiamo, però, far notare che il costo del PC in lastra sarà leggermente maggiore rispetto a quello del materiale vergine indicato in formula.

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t dove c es-t

è i l costo per l’operatore e per i macchinari all’ora = 25€/h quindi: C es

25 [€/h] x (18,8:3600) [h]=0,13€

Anche in questo caso il costo è accettabile

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

Dove c lav-t

è il costo è i costo orario di lavorazione dello stampo pari a circa

40€/h e T lav-t

è il tempo di lavorazione dello stampo espresso in ore.

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

è il fattore dimensionale

_ T geo

è il tempo di lavorazione dovuto alla complessità geometrica del bordo

Quindi:

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T geo

_ T geo xd

= 15+0,125 x X t

= 15+0,125 x 19

)

0,7

0,75

=1+0,04 x (45 x 27)

dove: X

=16,1 [h] t

0,75

0,7

=6,7

= p

1 xd

=28,84

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 4fori = 6,7x16,1+8= 115,87 [h] = ~116[h]

Il costo dello stampo sarà quindi:

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x116[h]=4640€

173

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N =0,96+0,13+0,09=1,18

€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta abbastanza ragionevole, in una fase successiva potremmo ipotizzare l’utilizzo di uno stampato a iniezione e ridurre i costi del materiale.

174

Costo stampaggio lamiera:

Supporto orizzontale

Analizzando il componente in lamiera appare subito evidente che le forme geometriche non risultano molto complesse. Quindi decideremo di dividere il processo di stampaggio in quattro fasi:

Tranciatura dello sviluppo del componente in lamiera

Imbutitura delle parti note

Piega dei bordi del componente senza stampo (data la semplicità del componente)

Finitura del componente (sbavature, anodizzazione)

Avendo ipotizzato, quindi, l’utilizzo di una piegatura libera, o eventualmente con stampo a V, possiamo affermare che i costi di queste attrezzature sia da considerarsi molto basso nel contesto di un investimento di questo tipo.

Quindi sceglieremo di non calcolare i costi relativi alla piegatura, ma solo quelli relativi alla tranciatura delle lamiere e alla finitura del componente.

Dati componente:

_Materiale: Acciaio AISI 1020 bonificato

_Finitura: verniciatura polimerica satinata

_Spessore: 1,5mm

_Tolleranze: ±0,1mm_Angoli: ±0,5°

_Volume di produzione: 50.000 pezzi

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo lamiera: 61cm

_ Volume totale lamiera_V tot

: 15 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A tot

: 253 cm

Layout dello stampo:

Nel layout possiamo notare la messa in lastra del componente. Per farlo abbiamo osservato la regola secondo cui la distanza tra bordo di tranciatura e bordo di lamiera fosse maggiore o uguale allo spessore (T), nel nostro caso abbiamo ipotizzato 5mm.

Parametri lamiera:

_ Ingombro lamiera grezza: W=26,8cm, L=6cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 5cm, d

= 25,8cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfido) =

V tot-s

= WxLxT= 24,12 cm

175

Calcolo dei tempi di tranciatura

Questa formula per il calcolo del tempo ciclo di tranciatura deriva da sperimentazioni di Boothroyd in questo campo: t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (26,8 + 6)=11,3 [s]

Dobbiamo , però, ricordare che questa formula è da utilizzarsi, solo, nel caso in cui si ipotizzi l’uso di stampi automatizzati o a passo, quindi con l’intervento di manodopera specializzata ad ogni tranciatura.

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s dove c mat

è il costo del materiale per unità di volume

C mat

14,7 [€/dm 3

] x 0,0241dm

0,35€

Costo in linea con la filosofia di industrializzazione del prodotto

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t dove c es-t

è i l costo per l’operatore e per i macchinari all’ora = 25€/h quindi: C es

25 [€/h] x (11,3:3600) [h]=0,078€

Anche in questo caso il costo è accettabile

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

Dove c lav-t

è il costo è i costo orario di lavorazione dello stampo pari a circa

40€/h e T lav-t

è il tempo di lavorazione dello stampo espresso in ore.

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

è il fattore dimensionale

_ T geo

è il tempo di lavorazione dovuto alla complessità geometrica del bordo

Quindi:

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T

_ T geo geo xd

= 15+0,125 x X t

)

0,7

0,75

dove X

= 15+0,125 x 28,84

=1+0,04 x (5 x 25,8)

0,75 t

0,75

= p

=16,5 [h]

1 xd

0,7

=2,2

=28,84

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 8fori = 2,2x16,5+16= 52,3 [h]

Il costo dello stampo sarà quindi:

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x52,3[h]=2092€

Costo di finitura:

C fin

= c fin xA fin

=c fin xA tot

Ricaviamo c fin dalla seguente tabella: c fin

[€/cm 2

]: costo del t rattamento per unità d’area – Valori orientativi:

Impregnazione (leghe di Al) ~

0,04€/100cm 2

176

Lucidatura (leghe di Al, Zn, Cu)

~0,03€/100cm 2

Anodizzazione (leghe di Al, Zn, Mg)

~0,04€/100cm 2

Cromatura (leghe di Zn)

~0,09€/100cm 2

Verniciatura (leghe di Zn: primer+finitura)

~(0,04+0,05)€/100cm 2

Nel nostro caso il pezzo sarà anodizzato quindi: c fin

= 0,04

€/100cm 2

Otterremo quindi: c fin

= (0,04

€/100cm 2

) x 253cm

2 =0,10€ al pezzo

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N+C fin

0,35+0,78+0,04+0,10=0,57€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta molto ragionevole in un’ottica industriale. Si nota subito, tuttavia, che la voce più alta risulta essere quella del costo del materiale, diversamente da ciò che accade nello stampaggio a iniezione.

177

Costo estrusione: supporto verticale

Per calcolare i costi di questo profilo abbiamo utilizzato un metodo, diverso, ma molto efficace. Ci siamo rivolti a un azienda che produce profili estrusi per chiedere una quotazione del pezzo per una fornitura minima.

La risposta che abbiamo ricevuto è stata la seguente:

Il profilo non risulta complesso e non necessita di particolari lavorazioni con inserti per la sua generazione. Orientativamente il costo per la sua realiz zazione oscilla tra i 1500 e i 2000 [€] il cui costo sarà da effettuarsi a consuntivo. Per il materiale in questione: AISI 1020 il costo varia a seconda delle quantità ordinate e della pro grammaticità dell’ordine tra 2,38 e 3 [€/Kg].

Generalmente il lotto medio prodotto è di 5 quintali.

Dati componente:

_Materiale: Acciaio AISI 1020 bonificato

_Finitura: anodizzazione

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: ±0,1mm

_Volume di produzione: 100.000 pezzi

Parametri principali:

_Volume: V=73,828mm

_Area totale: A tot=

724,34cm

_ Massa: M=0,56Kg 0,5Kg

Costo stampaggio estrusione

_C st-e

=(c mat

+c est

)xM=(2,38[

€/Kg])x0,5[Kg]=1,19€

Costo stampo

Cst=1750€

Costo di finitura:

C fin

= c fin xA fin

=c fin xA tot

Nel nostro caso il pezzo sarà anodizzato quindi: c fin

= 0,04

€/100cm 2

Otterremo quindi: c fin

= (0,04

€/100cm

) x 724cm

=0,28

€ al pezzo

Costo pezzo

C p

=C st-e

+C st

/N+C fin

=1,6

€

Il costo si trova un po’ al limite con i costi di una logica di produzione industriale. Per ridurre il costo potremmo ipotizzare, in una seconda fase, di ridurre lo spessore del pezzo o di ricorrere ad un’altra tecnologia di produzione.

178

8.1.2 C

ALCOLO DEI COSTI DEI COMPONENTI SOSTEGNO ESTINTORE

Ora analizzeremo i componenti utili al sostegno dell’estintore stesso.

Inserto per aggancio base estintore

Riassumeremo il processo finora applicato anche a questo componente.

Dati componente:

_Materiale: ABS

_Finitura: SPE # 4

_Spessore: 3mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ A p

: 4,35 cm

_ V tot

: 4,0 cm

_ V i

: 5,6 cm

_ A i

: 36,4 cm

179

Parametri piastre:

_ A b

: (21x21)cm=441cm

_ h b

: 16,2cm

_ l: 7,6cm

_ forza pressa F=300 (182)KN

Tempo ciclo:

_ t f

=0,14

≈1s

_ t c

= 15 s

_ t r

= 7 s

_ t = 23 s

Costi materiali e esercizio

_ c mat

_ c es

= 2,2 €/dm

= 28 €/h

_ C mat

_ C es

= 0,03

€/pz

= 0,04

€/pz.

Costi dello stampo:

_ C b

= 1604

€

_ C lb

_ C li

= 1604

€

= 920

€

_ T lav

_ C st

= 23 h

= 4128

€

Tempi lavorazione impronta:

_T lav,esp

= 7,5h

_T lav,dim

= 6,5h

_T lav,geo

= 7,5h

_T lav,extra

= 1,5h

Costo al pezzo:

C p

= C mat

+ C es

+ C st

/N = 0,15

€/pz

Considerazioni:

Il costo finale dello pezzo stampato è decisamente ottimale per una produzione industriale.

Il costo risulta, decisamente, basso,ma dobbiamo ricordare che dovremo ipotizzare l’inserimento di eventuali carrelli per la filettatura M3 per il fissaggio della vite, oppure dei costi aggiuntivi per un inserto filettato o in ultima analisi una lavorazione meccanica postuma.

180

Lamiera d’appoggio

Analizzando il componente in lamiera appare subito evidente che il profilo geometrico è molto semplice.

Dividiamo, quindi, le fasi di realizzazione del pezzo in quattro fasi:

Tranciatura dello sviluppo del componente in lamiera

Svasatura (con apposito macchinario) delle parti note

Piega dei bordi del componente senza stampo (data la semplicità del componente)

Finitura del componente (sbavature, anodizzazione)

Utilizzando una piegatura libera, o eventualmente con stampo a V, possiamo affermare che i costi di queste attrezzature siano da considerarsi molto bassi nel contesto di un investimento di questo tipo.

Quindi scegliamo di non calcolare i costi relativi alla piegatura, ma solo quelli relativi alla tranciatura delle lamiere e alla finitura del componente.

Dati componente:

_Materiale: Acciaio AISI 1020 bonificato

_Finitura: Anodizzazione

_Spessore: 1,5mm

_Tolleranze: ±0,1mm_Angoli: ±0,5°

_Volume di produzione: 50.000 pezzi

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo lamiera: 107cm

_ Volume totale lamiera_V tot

: 86 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A tot

: 887 cm

Layout dello stampo:

5mm.

181

Parametri lamiera:

_ Ingombro lamiera grezza: W=26,8cm, L=28cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 27cm, d

= 25,8cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfrido) =

V tot-s

= WxLxT= 112cm

Calcolo dei tempi di tranciatura

Questa formula per il calcolo del tempo ciclo di tranciatura deriva da sperimentazioni di Boothroyd in questo campo: t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (26,8 + 6)=15,2[s]

Dobbiamo , però, ricordare che questa formula è da utilizzarsi, solo, nel caso in cui si ipotizzi l’uso di stampi automatizzati o a passo, quindi con l’intervento di manodopera specializzata ad ogni tranciatura.

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s dove c mat

è il costo del materiale per unità di volume

C mat

14,7 [€/dm 3

] x 0,112dm

= 1,64

€

Costo in linea con la filosofia di industrializzazione del prodotto

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t dove c es-t

è i l costo per l’operatore e per i macchinari all’ora = 25€/h quindi: C es

25 [€/h] x (15,2:3600) [h]=0,1€

Anche in questo caso il costo è accettabile

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

Dove c lav-t

è il costo è i costo orario di lavorazione dello stampo pari a circa

40€/h e T lav-t

è il tempo di lavorazione dello stampo espresso in ore.

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

è il fattore dimensionale

_ T geo

è il tempo di lavorazione dovuto alla complessità geometrica del bordo

Quindi:

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T

_ T geo geo xd

= 15+0,125 x X t

)

0,75

= 15+0,125 x 16,4

0,7

=1+0,04 x (27x25,8)

dove X

0,75 t

0,75

=16 [h]

= p

1 xd

0,7

=4,9

=16,4

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 6fori = 4,9x16+12= 90,4 [h]

Il costo dello stampo sarà quindi:

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x90,4[h]=3616€

182

Costo di finitura:

C fin

= c fin xA fin

=c fin xA tot

Ricaviamo c fin dalla seguente tabella: c fin

[€/cm 2

]: costo del t rattamento per unità d’area – Valori orientativi:

Impregnazione (leghe di Al)

~0,04€/100cm

Lucidatura (leghe di Al, Zn, Cu)

~0,03€/100cm

Anodizzazione (leghe di Al, Zn, Mg)

~0,04€/100cm 2

Cromatura (leghe di Zn)

~0,09€/100cm 2

Verniciatura (leghe di Zn: primer+finitura)

~(0,04+0,05)€/100cm 2

Nel nostro caso il pezzo sarà anodizzato quindi: c fin

= 0,04

€/100cm 2

Otterremo quindi: c fin

= (0,04

€/100cm 2

) x 887cm

=0,35

€ al pezzo

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N+C fin

=1,64+0,1+0,07+0,35=2,16

€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta abbastanza elevato, ma comunque ragionevole in un’ottica industriale. Si nota subito, tuttavia, che la voce più alta risulta essere quella del costo del materiale. Dobbiamo, però, far notare che nel caso calcolato lo sfrido è elevato perché il pezzo non è stato ipotizzato in una catena di tranciatura, se invece lo fosse la quantità di scarto sarebbe inferiore.

Alleghiamo un’immagine chiarificatrice del concetto.

183

Pannello alto fronte

Il componente in esame è di facile realizzazione. Partiremo da una lastra piana sulla quale andremo ad effettuare le varie lavorazioni. Divideremo il processo in tre fasi:

Estrusione in lastra del pannello

Taglio/tranciatura sagoma e fori

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo pannello: 303cm

_ Volume totale parete_V tot

: 565 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A

5710 cm

2 tot

Layout dello stampo:

Nel layout abbiamo ipotizzato 5mm di distanza tra bordo di tranciatura e bordo di lamiera.

Parametri pannello:

_ Ingombro pannello grezzo: W=120cm, L=24cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 119 d

= 23cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfrido) =

V tot-s

= WxLxT= 576 cm

Calcolo dei tempi di tranciatura

t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (120 + 24)=31,32[s]

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s

C mat

3,76 [€/dm 3

] x 0,576dm

= 2,16

€

184

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t

C es

= 25 [€/h] x (31,32:3600) [h]=0,21€

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T geo

_ T geo xd

= 15+0,125 x X t

)

0,75

= 15+0,125 x 33,5

0,7

=1+0,04 x (119 x 23)

dove: X

0,75

=16,7 [h] t

= p

0,7 xd

=11,18

=33,5

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 10fori = 11,18x33,5 + 20= 394,53 [h] = ~395[h]

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x395[h]=15781€

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N =2,16+0,21+0,31=2,68

€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta abbastanza ragionevole.

185

Pannello alto retro

Il componente in esame è di facile realizzazione. Partiremo da una lastra piana sulla quale andremo ad effettuare le varie lavorazioni. Divideremo il processo in tre fasi:

Estrusione in lastra del pannello

Taglio/tranciatura sagoma e fori

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo pannello: 303cm

_ Volume totale parete_V tot

: 573 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A tot

: 5792 cm

Layout dello stampo:

Nel layout abbiamo ipotizzato 5mm di distanza tra bordo di tranciatura e bordo di lamiera.

Parametri pannello:

_ Ingombro pannello grezzo: W=122cm, L=24cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 121 d

= 23cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfrido) =

V tot-s

= WxLxT= 585 cm

Calcolo dei tempi di tranciatura

t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (122 + 24)=31,68[s]

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s

C mat

3,76 [€/dm 3

] x 0,573dm

2,15€

186

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t

C es

= 25 [€/h] x (31,68:3600) [h]=0,22€

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T geo

_ T geo xd

= 15+0,125 x X t

)

0,75

= 15+0,125 x 33,0

0,7

=1+0,04 x (121 x 23)

dove: X

0,75

=16,7 [h] t

= p

0,7 xd

=11,3

=33,0

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 8fori = 11,3x33 + 16= 388,9 [h] = ~389[h]

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x389[h]=15556€

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N =2,15+0,22+0,31=2,68€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta abbastanza ragionevole.

187

Pannello basso

Il componente in esame è di facile realizzazione.

Partiremo da una lastra piana sulla quale andremo ad effettuare le varie lavorazioni. Divideremo il processo in tre fasi:

Estrusione in lastra del pannello

Taglio/tranciatura sagoma e fori

Dati componente:

_Materiale: PC

_Finitura: SPE # 3

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: 0,1mm

_Volume di produzione: 50.000

Parametri principali:

_ Perimetro sviluppo pannello: 101cm

_ Volume totale parete_V tot

: 110 cm

_ Area esterna totale del pezzo (tutte le superfici incluse)_A tot

: 1125 cm

Layout dello stampo:

Nel layout abbiamo ipotizzato 5mm di distanza tra bordo di tranciatura e bordo di lamiera.

Parametri pannello:

_ Ingombro pannello grezzo: W=24cm, L=24cm

_ Dimensioni di ingombro massimo del tranciato: d

= 23 d

= 23cm

_ Volume totale di materiale utilizzato (incluso sfrido) =

V tot-s

= WxLxT= 105 cm

Calcolo dei tempi di tranciatura

t t

= 5,4 + 0,18 x (W + L) [s] quindi: t t

= 5,4 + 0,18 x (24 + 24)=14,04[s]

Calcolo costi del materiale

C mat

=c mat x V tot-s

C mat

3,76 [€/dm 3

] x 0,105dm

= 0,39

€

Costi di esercizio

C es

=c es-t x t t

C es

= 25 [€/h] x (14,04:3600) [h]=0,09€

Costo dello stampo di tranciatura

C st-t

= c lav-t x T lav-t

188

Calcolo del tempo di lavorazione

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x n°fori

_ f dim

= 1+0,04 x (d

_ T

_ T geo geo xd

= 15+0,125 x X t

)

0,75

= 15+0,125 x 33,5

0,7

=1+0,04 x (23 x 23)

dove: X

0,75

=16,1 [h] t

= p

0,7 xd

=4,22

=19,2

Quindi:

T lav-t

= f dim

x T geo

+ 2 x 0fori = 4,22 + 16,1= 20,32 [h] = ~21[h]

C st-t

=c lav-t x T lav-t

= 40[€/h]x21[h]=840€

Costo totale del componente

C p

=C mat

+C es

+C st-t

/N =0,09+0,39+0,016=0,50

€/pezzo

Note:

Il costo finale del componente risulta abbastanza ragionevole.

189

Costo saldatura: struttura sostegno estintore

Per calcolare i costi di questa struttura abbiamo recuperato attraverso un fornitore dell’azienda il costo del tubo e in seguito abbiamo calcolato i costi di saldatura.

Dati componente:

_Materiale: Acciaio AISI 1020 bonificato

_Finitura: anodizzazione

_Spessore: 2mm

_Tolleranze: ±0,1mm

_Volume di produzione: 50.000 pezzi

Costo del tubolare 20x20x2mm zincato

c mat

=2,08

€ al metro lineare.

Lunghezza tubolari

L tot

= (23x6+121x2)=2,8m ~3m

Calcolo costo tubolari

C mat t

=c mat x L tot

6,24€

Calcolo costi del pannello

C mat

=c mat x V tot-s

C mat p

=14,7 [€/dm 3

] x 0,112dm

1,64€

Lunghezza saldatura

l sald

[m]: (saldature tubolari)+(saldature piastra)=0,08x8+0,8=1,44m

Velocità di avanzamento

v sald

[m/min]: 0,35m/min (per saldatura MIG)

Fattore operativo (tempo attivo/tempo totale)

ƒ op

: 0,45 (per saldature MIG)

Tempo di saldatura t sald

[min]: 1,44/ (0,45 x 0,35) ≈ 9,5min

190

Tempo di posizionamento

T pos

[min]:

10 s/pz x 8 pz ≈ 1,5min

Costo di assemblaggio

C asm

= c sald x(T pos

+ T sald

) ≈ 50€/h x (11/60) ≈9,5€

Costo totale

C mat t

+ C mat t

+ C asm

=6,24+1,64+9,5 ≈ 17,5€

Note

191

R

IASSUMENDO

:

COSTO COMPONENTI ESTINTORE

Disegno Componente Materiale Processo Costo pezzo

Copertura superiore

30%fibra vetro

Stampaggio a iniezione

1,42€

Base inferiore

30%fibra vetro

Stampaggio a iniezione

0,63€

Leva superiore

Gabbietta

30%fibra vetro

ABS

Stampaggio a iniezione

1,29€

0,24€

Estrattore manichetta

Sigillo di sicurezza

Parete laterale

Stampaggio a iniezione

Estrusione in lastra e tranciatura

0,15€

1,18€

Supporto verticale

AISI 1020 Estrusione e lavorazioni meccaniche di finitura

1,6€

Supporto orizzontale

AISI 1020 Lamiera lavorata

0,57€

192

R

IASSUMENDO

:

COSTO COMPONENTI SOSTEGNO ESTINTORE

Disegno Componente Materiale Processo

Struttura saldata

AISI 1020 Estrusione, forature e saldatura.

Costo pezzo

17,5€

Lamiera d’appoggio

Inserto per aggancio base estintore

Pannello alto_fronte

AISI 1020

ABS

Tranciatura, forature, svasatura e piegatura.

Stampaggio a iniezione

2,16€

0,15€

Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

2,68€

Pannello alto_retro

PC Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

2,68€

Pannello basso

PC Estrusione in lastra e tranciatura/foratura

0,50€

193

8.2

ALCOLO DEI COSTI DI ASSEMBLAGGIO

In questo paragrafo andremo ad effettuare un’attenta valutazione dei costi derivanti dall’assemblaggio dell’estintore. L’ipotesi è quella di un fase di assemblaggio a mano in apposita isola di montaggio. Dobbiamo, tuttavia, ricordare che la valutazione è solo indicativa, e serve, a dare un’idea di costo alla manodopera di montaggio e per vedere se i principi del Design for

Assembly sono stati tenuti in considerazione nel processo di progettazione.

Metodo di valutazione

La metodologia che andremo ad utilizzare è quella definita”Poli”. Ovvero una valutazione di massima del tempo di montaggio per ogni componente sottogruppo del prodotto.

La tabella sottostante descrive il metodo:

Facile da afferrare/manipolare

Facile da allineare e da inserire

4,0

7,5

Fattori da considerare:

Difficile da allineare o da inserire

8,0

11,5

Difficile da allineare e da inserire

13,0

16,5

Valutazione della difficoltà di afferraggio e manipolazione dei singoli componenti, in base alle loro caratteristiche fisiche: grandezza della parte, scivolosità o adesione alle mani, affilatezza, fragilità o flessibilità.

Valutazione delle difficoltà di allineamento. Il componente non deve tendere ad incastrarsi e deve essere preferibilmente simmetrico lungo il suo asse o rispetto alle facce. In alternativa il componente deve presentare una forte e marcata asimmetricità.

Di fficoltà di inserimento valutate in base all’accessibilità della posizione di montaggio, la visibilità, la resistenza all’inserimento (pezzi ad incastro) e stabilità.

194

8.2.1

OSTI DI ASSEMBLAGGIO ESTINTORE

L’esploso dell’estintore ci servirà per fissare l’ordine di montaggio dei componenti. Si rimanda al capitolo 5.2 per la story-board di montaggio.

195

Tabella dei tempi

Componente posizionamento serbatoio posizionamento piastra sostegno orizzontale posizionamento e serraggio gruppo valvola posizionamento gabbietta d’appoggio posizionamento e serraggio profilo sostegno dispositivo di controllo posizionamento dispositivo di controllo elettronico fissaggio dispositivo di controllo elettronico fissaggio sensore di passaggio fissaggio sensore pressione inserimento anello in gomma fissaggio manichetta

(avvitare) fissaggio leva superiore inserimento copertura superiore posizionamento estrusi di sostegno posizionamento pareti laterali fissaggio pareti laterali inserimento estrattore manichetta

Afferraggio Allineamento Inserimento Tempo [s]

Oggetto piccolo

Poca tolleranza

Accoppiamento con sforzo

11,5

7,5

196

posizionamento base

Fissaggio base inserimento sigillo di sicurezza inserimento anello di sicurezza fissaggio tastiera a membrana

Poca tolleranza

Accoppiamento con sforzo

T asm

=154[s]

Costo di assemblaggio: C asm

=c asm

x T asm

= 25€/h x 0,042h= 1,06€

Un risultato accettabile se si considera l’alto livello qualitativo del prodotto ottenuto.

197

8.2.1

OSTI DI ASSEMBLAGGIO SUPPORTO ESTINTORE

L’esploso della struttura ci servirà per fissare l’ordine di montaggio dei componenti.

198

Tabella dei tempi

Componente posizionamento struttura saldata posizionamento pannello basso

Inserimento snap di fissaggio

Afferraggio Allineamento Inserimento

Tempo [s]

4 posizionamento pannello alto_fronte

Inserimento snap di fissaggio posizionamento pannello alto retro

Inserimento snap di fissaggio posizionamento inserti per aggancio estintore su lamiera d’appoggio posizionamento e serraggio lamiera d’appoggio posizionamento decalcomania

Poca tolleranza

Accoppiamento con sforzo

T asm

=60[s]

Costo di assemblaggio: C asm

=c asm

x T asm

= 25€/h x 0,01h= 0,41€

Un risultato accettabile se si considera l’alto livello qualitativo del prodotto ottenuto.

199

8.2.3

ONCLUSIONE DEI COSTI

A questo punto, dopo aver calcolato i costi dei nuovi componenti e dell’assemblaggio, è possibile fare un discorso conclusivo ed esprimere le dovute osservazioni.

La somma totale dei costi di produzione rientra pienamente all’interno dei nostri obiettivi inerenti la produzione arrivando a un costo complessivo di 10,01€/pezzo per l’estintore e 2,8€ per la piastra di fissaggio (26,1€ tutta la struttura di sostegno).

Dobbiamo far notare, però, che tutti i calcoli sono stati eseguiti sulla base di tariffe e fattori in linea con lo standard europeo. Se ipotizzassimo di eseguire la produzione delle attrezzature e il manufatto stesso in paesi in via di sviluppo, come ad esempio la

Cina, il costo complessivo risulterebbe molto inferiore la metà del costo ottenuto in Europa.

Stesso ragionamento per i costi di manodopera e assemblaggio.

Basti pensare che lo stipendio medio di un operaio cinese è di 100 euro al mese il rapporto sul costo della manodopera è di 1:20 rispetto alla concorrenza europea.

A livello degli investimenti da fare possiamo fare una rapida somma rispetto alle 50.000 unità prodotte dividendo in estintore e struttura di sostegno: o Estintore:

 Investimento totale materiale:207.600

€

 Investimento costi manodopera ed esercizio : 46.900€

 Investimento attrezzature e stampi: 80.480€ o Piastra di sostegno:

 Investimento totale mat eriale:83.500€



Investimento costi manodopera ed esercizio: 7.000€

 Investimento attrezzature e stampi: 7.744€ o Struttura di sostegno:

 Investimento totale materiale:629.000€

 Investimento costi manodopera ed esercizio: 490.500€

 Investimento attrezzature e stam pi: 32.177€

L’investimento totale per l’estintore è di 334.980€; 98.244€ per la piastra di sostegno.

Marginalmente valutiamo anche un costo complessivo 1.151.677€ per produrre 50.000 strutture di sostegno, che difficilmente verranno prodotte

(data la maggiore richiesta di fissaggio a parete). Tale struttura verrà prodotta solo su specifica richiesta del cliente e non tenuta in grande quantità a stock.

Dobbiamo ricordare, però, che l’investimento necessario ed iniziale è quello relativo al costo degli stampi. Gli altri costi, invece saranno scomposti lungo i diversi lotti di stampaggio dei componenti dell’estintore stesso.

200

8.3

PECIFICHE FINALI

Prezzo al pubblico[€]

Presa ergonomica [Si-No]

Presa salda e sicura [Si-No]

200€

Manichetta nascosta [Si-No]

Valutazione funzionale [1-5]

Presenza sicure aggiuntive [Si-No] Si

Valvola coperta e protetta [Si-No]

Presenza gancio sulla valvola

Ingombri base [cm]

Presenza di un base d’aggancio

Controllo digitale

22x12

201

9 C

ONCLUSIONI

A questo punto, prima di formulare delle adeguate conclusioni, occorre tornare indietro e rileggere l’ipotesi progettuale iniziale per capire se tutto il processo è stato compiuto in maniera coerente.

Ora dobbiamo, quindi, capire se tutto il processo progettuale ha risposto alla domanda iniziale e in quale modo lo ha fatto.

L’obiettivo essenziale della domanda iniziale chiedeva di andare a riprogettare un oggetto che avesse funzionalità e design innovativi, con la possibilità di introdurre una minima differenziazione interna.

Effettuando un’attenta analisi iniziale delle funzionalità e dell’ergonomia dell’estintore sotto l’aspetto del design, un’osservazione approfondita della componentistica interna e delle loro interazioni tramite un’attenta fase di reverse engineering e applicando una creatività guidata da una logica progettuale oggettiva e vincolante abbiamo ottenuto un progetto finale funzionante e funzionale sotto tutti gli aspetti.

Quindi, rileggendo tutto il percorso di tesi, possiamo affermare che il risultato finale soddisfa a pieno l’obiettivo iniziale.

Possiamo, chiaramente, affermare che il successo di questa metodologia di progettazione sta nel procedimento logico ed analitico che ha accompagnato tutto il processo di realizzazione de ll’estintore, dall’idea al concetto fino a giungere alla sua realizzazione finale.

Il processo del Design & Engineering che è stato seguito è sempre stato un unico metodo, mai due processi distint i; l’uno è integrazione e sostegno dell’altro e viceversa.

202

203

IBLIOGRAFIA

 K.T. Ulrich, S.D. Eppinger, R. Filippini; Progettazione e sviluppo prodotto, seconda edizione, McGraw Hill, 2007.

 Il nuovo manuale di meccanica, terza edizione, Zanichelli Esac, 2003

 M. Ashby, K. Johnson; Materiali e design, Casa Editrice Abrosiana,

2007.

 B. Simionato; Usabilità percepita, edizioni F. Angeli, 2010.

 L. Anselmi; Il Design di prodotto oggi, edizioni F. Angeli, 2009.

 Bralla; Design for manufacturability handbook, McGraw Hill, 1998

 Boothroyd, Dewhurst, Knight; Product design for manufacture and

assembly, edizione Dekker, 2002

 E.Chirone, S.Tornincasa, disegno tecnico industriale 2, edizioni il

Capitelli, 2008.

 P.Davoli, L.Vergani, S.Beretta, M.Guagliano, S.Baragetti; Costruzione

di macchine 1, Mc GrawHill, 2006

 Donald A.Norman, La caffettiera del masochista, Giunti, 1990

 Donald A.Norman, Emotional Design, Apogeo, 2004

 Criteri di selezione dei materiali, M.Levi, dispensa corso 2008

 Industrializzazione rapida, A.Armillotta, dispensa corso 2009

 Tecnologie meccaniche e sistemi di lavorazione, A.Armillotta, dispensa corso 2008

204

INKOGRAFIA

 www.google.com/patents

 www.espacenet.com

 www.mb-fire.it

 www.gloriaitalia.it

 www.fireextinguisher.com

 www.wikipedia.com

 www.grantadesign.com

205

OFTWARE UTILIZZATI

 Solidworks 2008

 Cosmoss Express

 Photoshop CS3

 Illustrator CS3

 Office 2007

 CES material selector v 4.5

206

INGRAZIAMENTI

Un sentito ringraziamento alla mi famiglia, che mi ha permesso di arrivare fino a cui con serenità.

Un grazie agli amici e ai colleghi che mi hanno sempre aiutato e sostenuto in tutto il percorso di studi.

Ai datori di lavoro che mi hanno sempre permesso di seguire i corsi serenamente.

Un ringraziamento al proff. Ingaramo che mi ha aiutato a sviluppare tutto il progetto e mi ha insegnato a progettare nel mondo universitario e in quello del lavoro in maniera oggettiva e reale.

Un altro grazie all’ufficio tecnico della MB estintori per i preziosi consigli.

Infine un grazie anche a me e alla mia testardaggine che mi ha permesso di arrivare fino a qui.

Gabriele Crivelli

207

Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

L`ESTINTORE: USO E MANUTENZIONE

SCHEDA TECNICA PRODOTTO Nome Prodotto: Materiale:

qui - SAMER Antincendi

Documento PDF - AMS Tesi di Dottorato

Opuscolo lineamenti per l`informazione ai lavoratori

Estintori