Oltre le convenzioni, la produttività. È in uscita per Tecniche Nuove e pronto per essere presentato a Bologna nel contesto di Mecspe il Manuale delle tecnologie di lavorazione non convenzionali, curato da Michele Abruzzo e Gualtiero Fantoni partendo dai contributi di sette fra esponenti dell’industria e docenti universitari
di Piero Ciampi
Fra le iniziative previste in occasione della fiera dell’industria manifatturiera Mecspe (Bologna, 4-6 marzo 2026) c’è anche la presentazione del Manuale delle tecnologie di lavorazione non convenzionali – Teoria, modelli e applicazioni industriali in uscita per Tecniche Nuove.
L’opera è destinata a essere adottata presso diverse facoltà di Ingegneria meccanica nel nostro Paese e si rivolge sia agli studenti di questo indirizzo sia a quelli di Ingegneria industriale e ai tecnici dei settori produttivi dell’industria manifatturiera. I contenuti delle sue 350 pagine complessive sono stati curati e redatti da Gualtiero Fantoni e Michele Abruzzo.
Il primo è ingegnere meccanico e professore associato di Ingegneria civile e industriale dell’Università di Pisa. Autore di oltre 100 articoli scientifici e co-inventore di dieci brevetti, è fra i fondatori di quattro aziende e delle sue specializzazioni fanno parte la robotica cognitiva, Industria 5.0 e la gestione dell’innovazione.
Michele Abruzzo è invece impegnato come ricercatore presso il medesimo dipartimento dell’ateneo toscano ed è a sua volta autore di numerosi articoli, oltre che collaboratore di più di un progetto di respiro internazionale. La sua attività si concentra su tecniche avanzate di metrologia ottica, modellazione agli elementi finiti (FEM) e fabbricazione additiva.
Il lavoro di Fantoni e Abruzzo si è basato sui contributi di sette coautori provenienti in un caso (Gian Lorenzo Merlo) dal mondo dell’industria e nei restanti sei dall’università. Gli accademici in questione sono, nell’ordine: Giancarlo Maccarini, Lucio Zavanella, Massimiliano Annoni, Carmelo De Maria e Giuseppe Macoretta.
Una riedizione per il futuro
Le lavorazioni non convenzionali cui il titolo fa riferimento sono principalmente elettroerosione, flusso di ioni, plasma, saldature per attrito, getto d’acqua (o water-jet) e l’intenzione è affrontarne i principi fisici, i parametri di processo e le prestazioni che da ciascuna si possono ottenere. Di ogni tecnica si sono presi in considerazione tanto i campi applicativi e i vantaggi quanto i limiti, alla luce dei dati sperimentali, dei modelli teorici e della comparazione con altri approcci consolidati.
Un occhio di riguardo nel contesto della valutazione delle tecnologie più idonee a seconda dei materiali, geometrie e requisiti prestazionali è stato dato alla qualità e integrità superficiale; nonché naturalmente agli aspetti più direttamente correlati alla tematica calda e attuale della sostenibilità. I due curatori hanno lavorato sulla base di dispense preesistenti ma datate a oltre dieci anni orsono e che, pertanto, richiedevano opportune revisioni e correzioni.
Il presupposto è che «lo sviluppo tecnologico recente è stato significativo e rapido» e questo ha fatto sì che, rispetto alle versioni precedenti, alcuni capitoli siano stati integrati con nuove informazioni; alcuni argomenti eliminati.
«Si è dato spazio», hanno spiegato Abruzzo e Fantoni, «ai trend emergenti come quelli del verde e delle superfici funzionali e su come essi influenzino le tecnologie. Si pensi a tale proposito all’uso di fluidi dielettrici di origine vegetale o di nuova formulazione, che garantiscono continuità del lavoro a fronte di una minore degradazione dei liquidi e di un ambiente di lavoro senza rischi». Nel suo proporsi come «un supporto a chi è impiegato nell’industria», il libro vuole contrastare «la logica del si è sempre fatto così» facendo tesoro degli studi sui fenomeni fisici e sulle evidenze provenienti da esperienze reali.
Visti da vicino
Sempre per quel che riguarda l’elettroerosione, utilizzata soprattutto nella costruzione di stampi e, per prototipazione ma anche produzione, nell’aerospazio e nel medicale – «con buone possibilità di affermarsi come tecnologia convenzionale» – essa è giudicata in possesso di «ottime opportunità di sviluppo». A una migliorabile produttività fa fronte con la versatilità e la capacità di «lavorare su materiali di qualsiasi durezza» e questo la rende preferibile alla tornitura e alla fresatura in alcuni ambiti. Ha alle spalle una storia lunga circa settant’anni ed è stata spinta in avanti facendo ricorso al biodiesel, all’utilizzo di nanotubi in carbonio o a trattamenti criogenici per gli elettrodi.
Quanto al laser, una delle tecnologie a più elevata densità d’energia, trova espressione in una metodologia giovane qual è quella della manifattura additiva a partire dalle polveri. Dalla sua ha la capacità di seguire geometrie tra le più complesse, sottosquadri, cavità interne, a partire da un letto di polvere attivato dal laser. La sua attuale popolarità si deve anche al fatto che è vista come possibile alternativa alla fonderia e per il miglioramento della produttività, sebbene il dimensionamento dei componenti rappresenti a tutt’oggi uno fra i più importanti ostacoli da superare.
Nota per le sue applicazioni come detector, la tecnologia degli ultrasuoni si fa largo nella saldatura di materiali plastici, nella pulizia di pezzi meccanici, nella sinterizzazione di polveri, senza dimenticare le performance nel taglio di cibi congelati, per la realizzazione di fori profondi e la fresatura, per dir così, di materiali duri o fragili mediante l’utilizzo di paste abrasive e grani diamantati.
Il testo affronta inoltre l’argomento della saldatura a frizione degli acciai (Friction steel welding o FSW) per attrito e mescolamento del materiale metallico: indirizzata per lo più all’automotive, ha dinanzi notevoli margini di evoluzione.
L’innovazione si fa in trio
Le lavorazioni a fascio elettronico, ionico e plasma costituiscono il cosiddetto trio dei metodi non convenzionali. In particolare, se il fascio di elettroni consente microforature a elevatissima velocità su materiali duri e refrattari, le lavorazioni con fascio ionico realizzano una sorta di fresatura atomo per atomo, grazie all’elevata energia cinetica degli ioni.
Il plasma invece, la più veloce ed energetica delle tre, si presta a tagli e saldature profonde mediante tecnica Key-hole. Le sue destinazioni d’uso dipendono dalla densità di potenza della torcia usata, mentre la qualità del taglio dipende dagli artifici di confinamento del plasma sviluppati nei decenni di lotta tecnologica fra USA e Giappone.
Frutto di un meticoloso approfondimento delle fonti disponibili, il manuale curato da Abruzzo e Fantoni illustra anche la tecnologia elettrochimica per il rivestimento con materiali nobili e l’asportazione di materiale in bagni di soluzione salina, acida o alcalina. Etichettata come «sorella dell’elettroerosione», ha lo svantaggio di essere energivora, di necessitare alte velocità di elettrolita e quindi alte pressioni e di generare idrogeno durante la lavorazione. Le poche macchine disponibili, grandi e velocissime, devono essere opportunamente progettate e protette, ma garantiscono prestazioni inavvicinabili nelle produzioni di massa di pezzi complessi realizzati in metalli a elevata durezza.
Infine, «il water-jet è una tecnologia tipica delle lavorazioni 2D (e mezzo); molto conosciuta e apprezzata nei settori del taglio della pelle, dei tessuti e perfino del cartone, è quasi indispensabile là dove sussiste il rischio che si creino polveri pericolose per gli operatori». Pure in questo caso si è dinanzi a un procedimento versatile – specie se addizionato con particelle abrasive (spesso ottenute dalla frantumazione di alcune rocce) – che assicura performance competitive anche nel taglio di alluminio e acciaio inox, generando perfette superfici opache che non necessitano di successive lavorazioni.
