Il progetto che aumenterà le prestazioni degli impianti alimentari

Qual è la forma ottimale di un componente di una macchina automatica alimentare che permetta di migliorare le prestazioni a livello funzionale ed economico? Ci sono delle tecnologie innovative migliori di altre per produrlo o che consentano l’adozione di soluzioni nuove? Quali buone prassi possono essere adottate nel processo produttivo? A queste domande sta tentando di rispondere il team, coordinato dall’Università degli Studi di Parma, impegnato nel progetto “Nuovi paradigmi per la progettazione, costruzione ed il funzionamento di macchine e impianti per l’industria alimentare”, a cui partecipa anche Ecor International tramite la Divisione Ecor International Campus.

Il progetto, che ha ottenuto un co-finanziamento di 1 milione di euro dal Programma operativo del Fondo europeo di sviluppo regionale 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna, consentirà di ottimizzare i costi e aumentare l’efficienza degli impianti di imbottigliamento utilizzati nell’industria alimentare e dei macchinari di trattamento termo-fisico. Il team intende valutare le metodologie ottimali per progettare e produrre componenti innovativi. L’obiettivo è incrementare le prestazioni e la sanificabilità degli impianti e aumentare l’efficienza ed efficacia dell’automazione del processo delle macchine automatiche.

L’utilizzo di tecnologie di produzione di tipo additivo e di tecnologie di assemblaggio non convenzionali saranno determinanti per ottenere i risultati. Ad esempio, il gruppo di lavoro intende utilizzare la stampa 3D e il processo HIP (Hot Isostatic Pressing) per realizzare un collettore rotante, utilizzato nelle macchine riempitrici di bevande, con forme ottimali dal punto di vista strutturale, funzionale, igienico ed economico. Oppure, proverà a realizzare una sezione di una tubazione la cui superficie esterna verrà strutturata fisicamente mediante laser ad impulsi ultracorti (laser texturing) con lo scopo di limitare l’area sporcabile e facilitare la pulizia.

In questa fase iniziale, gli sforzi sono concentrati su scala di laboratorio (campioni sperimentali e/o simulazione), al fine di identificare i parametri tecnologici e modelli più idonei e classificare le soluzioni sviluppate rispetto ai requisiti igienici, per poi scalarle al livello di dimostrazione pre-industriale nella seconda fase.

Ecor International è coinvolta in una serie di lavorazioni e test funzionali che utilizzano le competenze specialistiche nell’Ingegneria delle Superfici e le tecnologie disponibili negli stabilimenti produttivi. Tra le attività che sta seguendo l’azienda per il progetto, rientra lo sviluppo di un concetto nuovo del collettore, che prevede l’utilizzo di elementi ceramici. Questi devono essere saldobrasati ai corrispettivi in acciaio inossidabile ed è in fase di studio il processo di saldobrasatura per tali prototipi di grandi dimensioni.

Inoltre, ricercatori e ingegneri stanno collaborando al perfezionamento di trattamenti di laser texturing; ai test di corrosione o pulibilità in ambiente di tipo industriale; all’analisi SEM-EDS morfologica pre e post-esposizione; all’analisi SEM-EDS per controlli qualità.

Gli altri partner che partecipano al progetto sono il Centro Interdipartimentale sulla Sicurezza, Tecnologie e Innovazione Agroalimentare (Università di Parma), Centro Interdipartimentale per il Packaging CIPACK (Università di Parma), Confindustria Emilia Romagna Ricerca, Centro Interdipartimentale per la Ricerca Applicata e i Servizi nel Settore della Meccanica Avanzata e della Motoristica (Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia). Parmalapping e Sidel sono invece i partner esterni che partecipano al programma.

Proprio la collaborazione tra aziende e centri diversi è il punto di forza del progetto perché consentirà di unire competenze eterogenee e favorirà lo sviluppo di applicazioni realmente spendibili a livello industriale. La conclusione del progetto è prevista per il 2018.

DA SAPERE

• HIP (Hot Isostatic Pressing, o pressatura isostatica a caldo) è una tecnologia produttiva utilizzata per ridurre la porosità dei metalli e incrementare la densità dei materiali aumentandone la resilienza e lavorabilità. Il processo si svolge portando un oggetto ad una elevata temperatura ed elevata pressione isostatica.
• Un collettore è un sistema, solitamente in acciaio inox, che distribuisce o raccoglie fluidi di diversa specie e di diversa provenienza di un impianto automatico.
• Il laser texturing è un processo dell’Ingegneria delle Superfici utilizzato per migliorare le caratteristiche di superficie dei materiali, ad esempio la resistenza agli effetti sinergici di usura e corrosione, la bagnabilità, l’antibattericità. Prevede l’utilizzo del laser per creare delle microstrutture sulla superficie di un materiale in modo da migliorare la capacità di carico, il tasso di usura, la durata della lubrificazione e ridurre i coefficienti di attrito.
• L’analisi SEM-EDS è una tecnica di supporto alle indagini dei materiali che utilizza il microscopio a scansione elettronica SEM (Scanning Electron Microscope) abbinato ad un rilevatore a dispersione energia EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Consente di determinare le caratteristiche morfologiche ed eseguire microanalisi al fine di comprendere le proprietà dei materiali (anche non conduttivi). Questa tecnologia è disponibile nel laboratorio di Ecor International Campus a Castelvetro di Modena.
• La saldobrasatura è un processo che permette la giunzione di materiali dissimili (metallici e non) che si realizza attraverso la sola fusione del materiale di apporto (ad esempio leghe rame-oro). I materiali di base raggiungono una temperatura inferiore alla temperatura di fusione, ma sufficiente per determinare un legame metallurgico con la lega brasante fusa. In questo modo, i lembi metallici del giunto da realizzare restano integri.