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Settembre 2018 Automazione e Strumentazione PACKAGING applicazioni 68 Quando gli fu chiesto di scoprire perché le bot- tiglie di vino frizzante scoppiassero nelle can- tine dell’abbazia nel nord della Francia trecento anni fa, Dom Pérignon, il monaco benedettino francese, produttore di vini e sinonimo di cham- pagne raffinato, decise di analizzare le bolli- cine. L’indagine rivelò che il vino continuava a fermentare dopo l’imbottigliamento, pro- ducendo ulteriore anidride carbonica e quindi aumentando la pressione interna . Procedendo per tentativi, Pérignon riuscì a controllare il processo di fermentazione, riducendo i cedi- menti delle bottiglie e la perdita del loro pre- zioso contenuto. Oggi, gli ingegneri che lavorano per Verallia nel Centro Ricerche di Saint-Gobain , vicino a Parigi, adottano un approccio differente per evitare danni: analizzano le bottiglie , non le bollicine. L’attività è gestita da Xavier Brajer , ingegnere meccanico responsabile del gruppo di 15 persone che si occupa di meccanica dei materiali nel reparto R&S dell’azienda. Le analisi del gruppo ruotano attorno a iniziative specifiche del governo, dell’industria del vino e delle bevande, e della stessa Saint-Gobain, fina- lizzate a ridurre la quantità di materie prime utilizzate nella produzione di bottiglie. “Per ridurre il nostro impatto ambientale, puntiamo a minimizzare il consumo di materiali ed ener- gia”, afferma Brajer, “assicurandoci al tempo stesso che le bottiglie abbiano proprietà mec- caniche tali da garantirne la massima durata .” Le bottiglie di vetro vengono prodotte con quattro sostanze facilmente accessibili: silice o sabbia, ceneri di soda, pietra calcarea e rottame di vetro (vetro riciclato). Vengono aggiunti anche coloranti, con tinte selezionate a seconda del tipo di bevande e delle indicazioni del cliente. Una bottiglia di vino vuota da 750 mil- lilitri pesa circa 500 grammi (alcune scendono fino a 300 grammi), pari al 30-40 percento del peso complessivo della bottiglia piena. Una bottiglia di champagne, invece, pesa circa il doppio. Per le bevande frizzanti servono conte- nitori più pesanti con pareti più spesse a causa della pressione prodotta dall’anidride car- bonica , che può arrivare a oltre 6 bar, circa il triplo di un normale pneumatico per auto. Lo champagne produce la pressione gassosa più alta fra tutte le bevande, ma qualsiasi bibita gassata (come sidro, soda e altri vini frizzanti) sottopone il vetro a sollecitazioni che devono essere valutate con estrema cura quando si pro- gettano bottiglie più leggere. Ottimizzare forma e resistenza delle bottiglie con la simulazione Nonostante esistano contenitori per bevande di qualsiasi forma, dimensione e colore, il profilo di una bottiglia di champagne resta inconfondi- Stefania Pecoraro SOFTWARE DI SIMULAZIONE PER STUDIARE LA FISICA DEL VETRO Vetro a prova di bollicine A FIL DI RETE www.3ds.com it.verallia.com www.saint-gobain.it Verallia, il comparto imballaggi di Saint-Gobain, voleva creare un progetto ecologico di bottiglia in vetro, riducendo il consumo di materie prime ed energia senza compromettere la resistenza alla rottura. Con Abaqus FEA abbinato a flussi di lavoro automatizzati con Isight, gli ingegneri sono riusciti a ottimizzare la geometria ottenendo una bottiglia più leggera per bevande gassate con la stessa resistenza di una bottiglia più pesante. Eseguendo l’analisi a elementi finiti con una procedura di ottimizzazione ciclica, automatizzata e iterativa, il team di ingegneri di ricerca e sviluppo ha simulato molteplici scenari di carico su bottiglie con forme diverse, risparmiando molto tempo per l’analisi e riducendo l’impronta di carbonio dei contenitori in vetro. L’AUTORE S. Pecoraro, BluSfera Expo & Media Srl Figura 1 - Utilizzando degli applicativi software per la simulazione e l’ottimizzazione, Verallia ha realizzato delle bottiglie in vetro più ecologiche, ma capaci di sopportare la pressione prodotta dalle bevande gassate