Sistemi di azionamento Faulhaber per l’industria tessile

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Il fatturato mondiale nel settore dell’abbigliamento nel 2017 è stato superiore a 1,4 trilioni di dollari. Riuscite ad immaginare la quantità di filo contenuto in questa montagna di vestiti? Stiamo parlando probabilmente di milioni e milioni di chilometri. Durante il processo produttivo, tutto questo filato viene avvolto e svolto più volte. Questa è solamente una delle fasi nell’industria tessile in cui, quotidianamente, i sistemi di azionamento Faulhaber vengono messi alla prova dimostrando le loro potenzialità.

La rivoluzione industriale non è iniziata con il motore a vapore, come molti credono. Esso, all’inizio, veniva infatti utilizzato solo per il drenaggio delle miniere di carbone. Solamente quando si è iniziato a utilizzare l’energia termoelettrica a vapore per la tessitura meccanica è stato creato realmente il primo processo di produzione meccanizzata: è questo il momento in cui è iniziata la moderna produzione di massa. Le macchine tessili possono quindi sfruttare una tradizione lunga più di 200 anni. In tutto questo tempo, sono state sviluppate macchine estremamente complesse e spesso di grandi dimensioni che creano i tessuti necessari per realizzare l’infinità di capi di abbigliamento che tutti noi possiamo acquistare online o nei negozi.

Il contrasto tra la dimensione delle macchine e il materiale delicato da esse prodotto è notevole: fibre leggere come piume vengono filate per produrre fili a volte sottili come capelli. All’interno di questo processo produttivo vengono utilizzati e consumati un’infinità di rotoli di filo. Con essi vengono poi prodotti chilometri quadrati di tessuti.
I rotoli naturalmente devono per prima cosa essere avvolti. Questa procedura viene effettuata in una filanda, lo stabilimento in cui viene creato il filato a partire dalle fibre grezze. Qui, le materie prime vengono filate su grandi bobine. Tali bobine sono tuttavia troppo grandi per i telai tessili, sui quali è necessario inserire spesso molte bobine di tipo diverso. Per questo motivo il filato viene solitamente riavvolto su bobine più piccole.

Già in fase di produzione le singole fibre vengono spesso intrecciate insieme per formare un filato intrecciato con un volume e una stabilità migliori. Il filato viene svolto e riavvolto durante quasi tutti i processi produttivi, prima della sua elaborazione finale. Questo contribuisce a una maggiore qualità dei risultati intermedi.
Chiunque abbia cucito un bottone o fatto un rammendo ha ben presente i riquadri regolari formati dal filo avvolto sul rocchetto. Le bobine di filato utilizzate nell’industria tessile sono simili, ma di dimensioni maggiori e possono presentare anche pattern di avvolgimento diversi. La superficie, quasi sempre romboidale, si forma in quanto il filato viene avvolto sulla bobina generalmente obliquo, secondo un pattern estremamente preciso. Solitamente, l’avvolgimento avviene procedendo da un’estremità verso l’altra e viceversa. In questo modo, è possibile ottenere una distribuzione uniforme del filo e un successivo svolgimento senza problemi.

L’avvolgimento meccanico avviene a velocità estremamente elevata. Durante questo processo, il filo deve essere spostato in modo costante e rapidissimo tra le due estremità della bobina. Nel momento del cambio di direzione non deve esserci alcun ritardo. È questa la sfida tecnica, perché l’occhiello guida si muove avanti e indietro circa 400 volte al minuto, lavorando circa 1.500 metri di filato. Esistono delle guide meccaniche passive, ma la guida motorizzata del filato rappresenta un metodo di gran lunga superiore. È ormai lo standard nelle moderne macchine di avvolgimento del filato.

Il motore responsabile della rapida oscillazione deve essere soprattutto in grado di gestire il rapido cambio di direzione senza alcun ritardo e allo stesso tempo mantenere una velocità costante; il tutto funzionando senza problemi per il maggior tempo possibile. I motori con magnete a disco, come il modello DM52, hanno dimostrato di essere una soluzione ideale per questa operazione. Il rotore di questo sistema di azionamento è costituito da un disco con magnete in terre rare, magnetizzato con 25 coppie di poli. Il disco scorre tra i due statori insieme agli avvolgimenti corrispondenti. Poiché il motore è estremamente leggero, l’inerzia del rotore è molto vicina al valore minimo ottenibile. Questo permette al motore di cambiare direzione in circa 5 ms alla
massima velocità, rendendo quindi possibile il movimento avanti-indietro istantaneo durante la guida del
filato.

Per l’introduzione del filato viene utilizzato anche un dispositivo di alimentazione del filo, tramite il quale il filo entra in una macchina da maglieria. Tale dispositivo non è responsabile dell’avvolgimento uniforme, ma piuttosto della tensione costante del filato. All’interno del telaio per maglieria, il dispositivo di alimentazione esegue la funzione svolta dal mignolo della mano sinistra di una persona che fa la maglia a mano. Viene collegato a breve distanza dai sistemi di maglieria situati nella parte anteriore della macchina.
Una piccola quantità di filato viene avvolta attorno al rullo del dispositivo, che funziona da cuscinetto. La sua meccanica risponde alle fluttuazioni dovute alla tensione del filo e le compensa tramite diversi movimenti motorizzati. I movimenti di questo dispositivo non devono essere veloci come quelli di avvolgimento del filato. In questo caso, è importante invece la rapidità di reazione del sistema di azionamento e il dosaggio preciso della potenza del motore. Lo spazio disponibile, tuttavia, è molto limitato e, naturalmente, i motori non devono determinare i cicli di manutenzione; come in tutte le macchine, anche in questo caso la longevità del dispositivo ha la massima priorità.

A seconda dell’uso, è possibile utilizzare diversi motori Faulhaber per questa operazione, come i motori c.c. con commutazione in grafite.
Le moderne macchine per maglieria non vengono utilizzate solo per maglioni e calze, ma anche per realizzare i tessuti tecnici. La nuova tecnologia per maglieria 3D può essere utilizzata inoltre per creare strutture tridimensionali. Viene utilizzata ad esempio per creare componenti tecnici partendo da fili metallici fini o fibre ceramiche. In questo caso una tensione appropriata del filo è fondamentale, in quanto questo è un fattore determinante per le dimensioni e la qualità del prodotto. Questa tecnologia di fabbricazione può essere utilizzata anche per una prototipazione rapida. Utilizza il materiale in modo molto parsimonioso: solo la quantità di filato effettivamente necessaria. A differenza della maggior parte degli altri metodi di prototipazione, non ci sono ritagli o altri sprechi di materiale.

Esistono numerose altre applicazioni nei diversi processi dell’industria tessile in cui è possibile utilizzare i micromotori di alta qualità. Questi includono, ad esempio, le macchine per cucire i bottoni e i dispositivi per i test del materiale in cui viene esaminata la qualità dei filati. All’interno dell’ampia gamma di prodotti Faulhaber è possibile trovare una soluzione di azionamento ideale per tutte queste applicazioni.

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