Braking Well

In seguito a questo sollevamento, il monorullo del freno paracadute entra in contatto con la guida. A questo punto, autoalimentato dalla forza peso del cabinato+piattaforma in caduta libera, il monorullo è in grado di generare una grande forza d’attrito. L’attrito generato porta all’arresto immediato della piattaforma entro la lunghezza della guida del freno paracadute. Da normativa il sistema si deve fermare in 150mm. L’azione del monorullo sulla guida rende la stessa deformata e da sostituire. Per sbloccare il sistema, il manutentore deve invertire (far salire) il senso di marcia della piattaforma, sostituire la guida che si è deformata, ricaricare l’interruttore ed eventualmente sostituire la fune di collegamento.

Il sistema presenta però delle problematiche, legate all’installazione, agli ingombri delle pulegge ed estetici della barra di torsione.

Soluzione

Nel tentativo di ideare una nuova tipologia meccanica di sistema frenante di sicurezza in grado di sopperire alle criticità della soluzione attuale, si è proceduto con un approfondito studio normativo e all’identificazione dei vincoli di progettazione del sistema LEA. Partendo da oggetti di uso comune, e tramite schizzi preliminari si è avuto modo di sviluppare dei modelli CAD 3D. Dalla valutazione dell’azienda MBB e del tutor accademico di tali modelli, si è giunti alla scelta della soluzione finale.

Dimensionamenti

L'elemento chiave per il funzionamento del sistema è il pesetto. Il suo dimensionamento è strettamente legato alla geometria del disco, della ruota condotta e quindi dall’escursione Δx tra pesetto e ruota condotta. In primo luogo si è imposto il numero dei pesetti collegati al disco, pari a 4. In secondo luogo si è cercato di rendere ogni pesetto il più voluminoso possibile per generare la maggiore inerzia possibile. Sono state individuate due funzioni ai pesetti:

• al momento dell’intervento a velocità = 0,2 m/s (velocità d’intervento ideale) ogni pesetto deve garantire il funzionamento del dispositivo di sicurezza
• ogni pesetto deve prevedere un alloggiamento di guida esterna per una molla a compressione per evitare il suo ingobbimento durante il funzionamento del sistema. In ogni alloggiamento, una vite parzialmente filettata con rondella fungerà invece da guida interna per la molla. La vite fungerà anche da elemento di collegamento tra disco e pesetto.

Il contatto tra pesetto e disco al momento in cui la piattaforma è ferma, è garantito dalla forza elastica generata dalla molla in precompressione. Per limitare i gradi di libertà del pesetto sono stati predisposti 2 fori non passanti, che fungono da guida per due spine (alloggiate in parte nel disco in parte nel pesetto). Per evitare attriti con elementi circostanti e per motivi realizzativi, è stato dimensionato ogni pesetto con uno spessore limitato (B=12 mm) (tenendo anche conto della disponibilità degli spessori di lamiera fornibili dall’azienda (10mm, 12mm, 15mm), adattato su una profondità del disco pari a 16 mm , con un’altezza e un angolo di sviluppo dell’arcata superiore del pesetto pari a ϒ= 88°, per evitare strisciamenti dei 4 pesetti che insistono sul disco. Maggiore è lo spessore, più è difficile ottenere geometrie come quella richiesta, con taglio laser. Per garantire la giusta massa del pesetto, lo stesso verrà realizzato in acciaio AISI 304. Ipotizzando il materiale, e quindi conoscendo la densità dello stesso, dalla geometria usufruendo della simulazione CAD si è ottenuto il volume di ogni pesetto. Con il volume e la densità è stato così possibile calcolare la massa di ogni pesetto.

Con questi dati si è proceduto alla simulazione del moto dei pesetti in MATLAB così da arrivare tramite un processo iterativo alla corretta progettazione funzionale e meccanica. Infine l'intero sistema è stato simulato tramite il software multibody MSC ADAMS, in modo da validare la bontà delle scelte progettuali effettuate.

Prototipazione della soluzione

Prototipazione con stampante 3D

Poiché questa progettazione non deriva da dati certi derivanti da esperienze precedenti, si è ricorso alla realizzazione di un prototipo.

La scelta del materiale con cui un oggetto deve essere realizzato è una fase fondamentale della progettazione. Dal materiale dipendono non solo le caratteristiche di resistenza e durata del pezzo, ma anche il procedimento tecnologico per produrlo, e l’aspetto con cui si presenta all’utilizzatore: tutti elementi che ne influenzano in ultima analisi il costo. Si è allora organizzato nei tempi brevi a disposizione la realizzazione del prototipo per lasciare la possibilità di effettuare test funzionali ed estetici prima della sua più costosa produzione su larga scala. Grazie alla disponibilità sul mercato di sistemi di costruzione rapida dei prototipi basata sulla tecnica della stratificazione, cioè di deposito strato per strato a partire dal modello 3D, si è ricavato l’apparecchio progettato. La tecnica utilizzata è quella dei filamenti di materiali termoplastici che solidificano una volta deposti.

Business plan

Strategia di business

A questo punto per valutare la vendibilità della nuova soluzione si è proceduto con la definizione di una strategia di business. La stessa prevede la realizzazione di un prototipo destinato al collaudo in azienda e di un successivo modello commerciale. Nello specifico il prototipo affronterà il collaudo, la certificazione e verrà pubblicizzato. Il modello commerciale affronterà invece il collaudo, la certificazione, sarà pubblicizzato e verrà effettuata la richiesta di brevetto. Per prevedere il costo del prototipo e del modello commerciale si è proceduto con la richiesta di preventivi a potenziali fornitori tutti in un raggio di 15 km dall’azienda MBB. ascensori s.r.l. Inoltre si è utilizzato un innovativo software di preventivazione rapida LeanCost.

Preventivazione rapida dei costi del progetto tramite LeanCost

Un problema proprio dei progettisti è avere un costo di produzione di un componente in tempi brevi, per avere questo però è necessario conoscere i cicli produttivi. Il progettista non si occupa di produzione.

LeanCOST è lo strumento per conoscere in maniera immediata il costo di produzione.

Si è deciso di conoscere il manufacturing cost (costo di produzione) di ciò che si è progettato per capire l’impatto che ciascuna scelta progettuale effettuata ha comportato sul costo finale usufruendo per l’appunto, del software LeanCOST, piattaforma che consente di preventivare costi e tempi di lavorazione di componenti semplici e assemblati grazie alla sua integrazione con sistemi CAD come SE, chiedendo supporto all’azienda Hyperlean S.r.l. di Ancona. La piattaforma software ha estratto le caratteristiche geometriche dal modello CAD da noi fornito, ha collegato ad esso specifiche progettuali, alla descrizione geometrica ha collegato le tecnologie produttive di nostro interesse insieme ai dati da database e alle informazioni sulle materie prime fornite, per stimare il costo del progetto e consentire di visualizzare in un report unico e condivisibile tutte le informazioni importanti. Si è in questo modo arrivati alla formulazione di un preventivo rapido completo con il costo stimato di produzione parametrizzato secondo parametri specifici dei componenti (materiale, processo di lavorazione, rugosità minima, lotto produttivo) per l’oggetto da raffrontare a quello standard calcolato manualmente con i preventivi formulati e forniti dalle aziende coinvolte. Di seguito si descrive come si è proceduto in linea di massima alla preventivazione rapida. Decisa la quantità del lotto da produrre (100) si è proceduto con l’assegnazione del materiale ad ogni singolo componente (in questa fase non si sa ancora che materia prima è associata al materiale). A questo punto il software, valuta la quantità del lotto, il materiale e la geometria del singolo componente. Per logiche interne stabilisce tra le tecnologie disponibili, come si potrebbe realizzare il pezzo. Ad esempio, per il carter, visualizzando un lotto alto e come materiale la plastica, suggerisce uno stampaggio ad iniezione, come tecnica produttiva principale, ma anche altre opzioni). L’utente può decidere se accettare il suggerimento del software o optare per altre soluzioni di produzione. Scelta la strategia produttiva, si richiede al software di analizzare il componente in base agli input dati: lotto, materiale, strategia produttiva. Il software è allora in grado di calcolare il costo totale del singolo componente, in euro

Previsione di costo di un BW completo

In definitiva un sistema completo consta di 1 BW (96,50 €), 1 freno paracadute (22,50 €) e di un accelerometro (2,50 €). Prevedendo che su di una cabina vi saranno installati 2 sistemi completi si è stimato un costo complessivo per la nuova soluzione pari a 238, 00 €.

Strategie di investimento e ammortamento

Per quanto concerne il modello commerciale si sono proposte 4 strategie di investimento. Due strategie prevedono la realizzazione del carter in ABS da stampa 3D mentre le altre due prevedono la realizzazione del carter sempre in ABS per asportazione di truciolo o per estrusione. Delle quattro strategie, due prevedono la possibilità per l’azienda, di effettuare richieste di brevetto internazionale condiviso con l’Università Politecnica delle Marche. Nel grafico di seguito sono rappresentate le 4 strategie in diversi colori. I dati di riferimento si riferiscono al valore medio degli utili ottenuto dai bilanci di esercizio dell’azienda per gli anni 2012-2013-2014-2015. Il grafico rappresenta i flussi cumulati, nonché il capitale recuperato mensilmente a seguito dell’investimento iniziale previsto per ognuna delle 4 strategie. Sulla base di queste strategie si è previsto un rientro economico in tre mesi a partire dall’investimento iniziale. Avendo l’azienda richiesto un rientro economico entro 6 mesi, l’obbiettivo può considerarsi raggiunto.

Concorso Learning by Doing

Il progetto ha partecipato al concorso Learnig by Doing University 2017 indetto da Confindustria Marche, classificandosi al 1° posto sia in fase provinciale che regionale