Alberi espansibili in acciaio, alluminio o carbonio: quale materiale scegliere

Gli alberi espansibili per macchine avvolgitrici e svolgitrici non sono tutti uguali. Questi elementi a espansione, meccanica o pneumeccanica sono generalmente piuttosto pesanti, ma, servendosi di materiali avanzati e delle più recenti tecnologie disponibili per il settore, Svecom ne ha introdotti anche di considerevolmente leggeri.

Tipologie di alberi espansibili disponibili su Svecom

Scegliere il materiale giusto e non solo: cosa incide sulla performance

Gli alberi espansibili non si distinguono tra loro soltanto per il materiale di cui si compongono. Naturalmente, vi sono differenze tra elementi in acciaio, alluminio oppure carbonio, che vedremo, ma non si tratta dell’unica caratteristica sulla quale basare la selezione. A incidere sulla performance operativa dell’albero, oltre al materiale, contribuiscono anche la tipologia di applicazione e le condizioni operative.

Nella scelta dell’albero espansibile più adatto alle esigenze di ognuno, è bene valutare, prima del materiale, il tipo di lavoro che dovrà contribuire a svolgere. La velocità di rotazione della bobina può essere più o meno elevata. Un avvolgitore e/o uno svolgitore devono tenere una certa velocità lineare costante per portare a termine il loro compito. A seconda che trattino carta, film o metallo, essa sarà differente. Un discorso simile vale per la tensione da mantenere, che dipende non solo dal materiale avvolto o svolto, ma anche dal diametro della bobina in questione.

Le anime delle bobine industriali, tubi oppure core, prendendo in prestito una parola inglese, sono dei cilindri cavi posizionati al centro della bobina, solitamente in cartone pressato o plastica rigida. Si tratta di componenti fondamentali in questa industria, poiché assieme agli alberi sostengono i carichi, garantendo stabilità durante le fasi di avvolgimento e svolgimento. Sono i mandrini a permettere la movimentazione dell’intero rotolo.

Mandrini e materiale avvolto incidono anche sul carico statico e dinamico della bobina. Il primo definisce il peso del rotolo quando è fermo, mentre il secondo si riferisce a quello generato durante la movimentazione e può variare nel tempo, sia in intensità sia in posizione, a causa delle forze inerziali che agiscono durante il moto, come velocità di svolgimento e tensione del materiale.

Alberi espansibili e materiali: quando prediligere l’acciaio, quando l’alluminio e quando la fibra di carbonio

Portate a termine le valutazioni su carichi e velocità, è possibile cominciare a considerare i materiali di cui dovranno essere composti gli alberi espansibili.

L’acciaio è molto resistente e fornisce stabilità superiore.
L’alluminio è una lega più leggera, la quale si presta molto bene a svolgimenti o riavvolgimenti di materiali che richiedono una certa maneggevelezza. Si usano frequentemente con bobine dotate di mandrino in cartone, o plastica sottile, e che avvolgono film plastici, per esempio polietilene o polipropilene; carta sottile; tessuti non tessuti e materiali laminati. L’alluminio si presta a tutte quelle operazioni che richiedono una tensione del nastro media o leggera.
Gli alberi espansibili in fibra di carbonio si contraddistinguono per le loro elevate prestazioni. Strutturalmente rigidi ma complessivamente leggeri, riducono le inerzie e si rivelano ideali in processi di converting, stampa e imballaggio, oltre che per la gestione di bobine multiple o piuttosto strette.

Confronto funzionale tra i principali materiali

Nello scegliere il materiale migliore per un albero espansibile è utile tenere bene a mente quali siano i punti di forza e di debolezza di ciascuno dei tre materiali presenti in questo mercato: acciaio, alluminio e fibra di carbonio. La decisione non può essere standard, ma deve dipendere dal contesto operativo specifico.

L’acciaio è il materiale migliore quando si ha a che fare con applicazioni gravose e portate elevate. L’alluminio si pone come più indicato a movimentazioni frequenti, poiché è un buon compromesso tra peso e resistenza. La fibra di carbonio è la soluzione intermedia tra le due precedenti. Adeguatamente robusta eppure molto leggera, può ridurre le vibrazioni generate durante le fasi di avvolgimento e svolgimento, oltre a garantire una buona velocità operativa.

L’impatto del carbonio sull’efficienza della linea produttiva è considerevole. Questo materiale può ottimizzare l’operatività degli alberi estensibili, ma non ha la resistenza dell’acciaio, che resta imbattibile quando si deve agire su bobine di materiali molto pesanti, o la duttilità dell’alluminio, impareggiabile quando si richiedono movimentazioni rapide a elevate velocità di rotazione. Quest’ultimo materiale è spesso il preferito da chi porta avanti applicazioni con carichi leggeri e medi. Buona parte delle situazioni più congeniali a un albero espansibile in alluminio possono essere affrontate anche da uno in fibra di carbonio.

Le caratteristiche uniche di questo materiale hanno portato Svecom a sviluppare una gamma completa di prodotti in fibra di carbonio, per sfruttarne leggerezza e resistenza.

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Innovazione e soluzioni su misura

L’innovazione guida la ricerca nell’ambito dei materiali per alberi espansibili. Se oggi si privilegiano acciaio, alluminio e carbonio, non è detto che l’industria farà affidamento sempre e soltanto su di essi. Il trend, per il prossimo futuro, è sull’alleggerimento strutturale e l’aumento delle velocità in produzione, che richiede tempi di svolgimento sempre più brevi.

Settori come packaging, converting, estrusione della plastica, tessile e igiene, ovvero i principali nei quali sono impiegati alberi espansibili, sono normalmente orientati verso un materiale, piuttosto che verso un altro.

L’acciaio si presenta come particolarmente adatto in cartiera, ove la principale necessità è la robustezza, date le dimensioni delle bobine di carta qui impiegate, grandi e pesanti.
L’alluminio è più indicato per il converting e per il packaging, dove ritmi e velocità di lavorazione sono elevati.
La fibra di carbonio è la prima scelta nell’ambito dell’igiene e del tissue, oltre che per gli alberi espansibili delle macchine ribobinatrici, tipicamente collocate in cartiera ma alla fine del processo di produzione, quando le bobine non hanno più le dimensioni di inizio filiera ma sono diventate ben più contenute e hanno necessità di lavorare più velocemente.

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