Roadmap RUVARIS: nuove leghe di rame senza piombo per l’industria

Una roadmap per sviluppare e validare un approccio integrato alla valutazione delle leghe di rame senza piombo.


DESCRIZIONE DEL PROGETTO

La transizione verso leghe di rame senza piombo (inferiore allo 0,1% considerato come impurità) rappresenta una sfida rilevante per i settori che utilizzano questi materiali nei propri processi produttivi. L’introduzione di nuove formulazioni richiede infatti di valutarne non soltanto le caratteristiche del materiale, ma anche il comportamento durante le lavorazioni, la compatibilità con i processi industriali e gli impatti economici e ambientali, adottando criteri di valutazione omogenei e replicabili.

Ruvaris - consorzio di aziende del settore valvole e rubinetti sanitari, su iniziativa del Presidente R. Brocchetta e del vice E. Tanghetti, ha presentato una roadmap per sviluppare e validare un approccio integrato alla valutazione delle leghe di rame senza piombo, mettendo a sistema sperimentazione, caratterizzazione dei materiali, analisi dei dati e sostenibilità.

Il progetto è stato finanziato dalle aziende consorziate Ruvaris e da MADE Competence Center. L'obiettivo della ricerca è realizzare un metodo scientificamente strutturato e replicabile per confrontare le diverse leghe, valutarne il comportamento nei processi produttivi e supportarne le successive fasi di sviluppo e industrializzazione, per mettere a disposizione delle aziende dati oggettivi a supporto delle decisioni tecniche di prodotto, di approvvigionamento e di produzione.

L'intero percorso sperimentale è valorizzato dall'approccio scientifico della ricerca universitaria in collaborazione con le aziende del settore e pilotato dall'Università degli studi di Brescia di Ingegneria nelle divisioni di Metallurgia e Tecnologie.

Per la fruibilità della mole dei dati è stato previsto un sistema di data-mining sviluppato da CSMT per l'estrazione focalizzata dei risultati sia per valore assoluto che per confronto attraverso l'impostazione dei parametri impostabili liberamente da ciascuna Azienda in funzione delle sue specifiche esigenze.


LE FASI DEL PROGETTO

1. PROVE DI LAVORABILITÀ


Le leghe vengono sottoposte a prove sperimentali di tornitura a controllo numerico in condizioni omogenee, ripetibili e confrontabili. Durante i test vengono variati i principali parametri di processo e raccolti dati relativi alla formazione del truciolo, alla qualità superficiale, alle correnti assorbite e alle vibrazioni dell’utensile. I dati acquisiti vengono quindi elaborati attraverso analisi statistiche per ricavare indicatori sintetici di lavorabilità e confrontare il comportamento delle diverse leghe nelle differenti condizioni di processo.

2. CARATTERIZZAZIONE METALLURGICA E COLABILITÀ


Alle prove di lavorabilità si affiancano attività di caratterizzazione dei materiali mediante microscopia ottica e analisi SEM/EDS. Le analisi consentono di approfondire la microstruttura delle leghe, la distribuzione delle fasi, la presenza di eventuali difetti, ossidi, inclusioni e precipitati e la distribuzione degli elementi di lega. Il progetto comprende inoltre prove dedicate alla colabilità, finalizzate a valutare il comportamento delle leghe durante il processo di colata e a individuare eventuali criticità legate alla fluidità e al riempimento degli stampi.

3. RACCOLTA E STRUTTURAZIONE DEI DATI


I risultati sperimentali vengono integrati con informazioni provenienti da banche dati tecniche, letteratura scientifica, standard di settore e datasheet. Le diverse fonti vengono raccolte, normalizzate e organizzate secondo criteri condivisi di qualità e tracciabilità, costruendo una base informativa strutturata e scalabile, predisposta per integrare nel tempo nuovi materiali, configurazioni di processo e sorgenti informative.

4. ANALISI INTEGRATA DI PROCESSO E SOSTENIBILITÀ


La base dati permette di mettere in relazione le scelte tecniche di processo con indicatori economici, energetici e ambientali. Le attività comprendono l’analisi comparativa delle configurazioni di processo, la valutazione dei costi, l’individuazione degli hotspot di sostenibilità e l’impostazione di mappe operative che correlano parametri di lavorazione, consumo energetico, usura dell’utensile e qualità superficiale. Viene inoltre definito un modello di valutazione per confrontare in modo sistematico materiali e configurazioni di processo sulla base di criteri tecnici, economici e di sostenibilità.

5. LINEE GUIDA PER L’ADOZIONE INDUSTRIALE


Le conoscenze sviluppate nelle diverse fasi confluiscono nella definizione di linee guida operative e schemi di procedure per la valutazione delle leghe e delle relative configurazioni di processo. Il metodo e la piattaforma sono progettati per evolvere nel tempo attraverso l’integrazione di nuovi dati e nuove condizioni produttive, creando una base metodologica per le future fasi di trasferimento in produzione.

LA SOLUZIONE

La Roadmap RUVARIS sviluppa un sistema integrato di valutazione che combina dati sperimentali, caratterizzazione metallurgica, analisi dei processi e sostenibilità.

Al centro dell’approccio vi è una piattaforma dati strutturata e progressivamente aggiornabile, nella quale le informazioni tecniche vengono collegate ai relativi profili economici, energetici e ambientali. La scelta di una lega viene così valutata in relazione alle condizioni di lavorazione e agli effetti che queste determinano sul processo produttivo.

La piattaforma consente di confrontare leghe e configurazioni secondo criteri comuni e di trasformare i risultati sperimentali in dati, strumenti e indicazioni operative utili anche per future valutazioni di nuovi materiali e processi.

Il risultato atteso è la definizione di un metodo replicabile, una base dati aggiornabile e strumenti operativi a supporto della selezione, dello sviluppo e dell’introduzione industriale di nuove leghe.


I BENEFICI

La Roadmap fornisce una base tecnica strutturata per affrontare la transizione verso nuove leghe e supportarne la futura introduzione nei processi produttivi.

In particolare, l’approccio sviluppato consente di:

  • confrontare le leghe sulla base di dati oggettivi e confrontabili, superando valutazioni basate su singoli parametri;
  • mettere in relazione materiale e processo, considerando insieme caratteristiche metallurgiche e comportamento durante le lavorazioni;
  • individuare condizioni operative più favorevoli attraverso l’analisi integrata dei parametri di processo;
  • integrare prestazioni tecniche, costi e sostenibilità all’interno dello stesso processo di valutazione;
  • supportare le decisioni di approvvigionamento e produzione attraverso informazioni strutturate;
  • capitalizzare dati e conoscenze nel tempo, integrando progressivamente nuovi materiali e condizioni produttive;
  • disporre di criteri e procedure replicabili per accompagnare le successive fasi di sviluppo e industrializzazione.

REFERENTE DEL PROGETTO

Sara Siverio

Technology Transfer Engineer & Project Manager

CSMT

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