Acciai e progettazione del rimorchio

Acciai e progettazione del rimorchio

Acciai e progettazione del rimorchio – Per chi si occupa di trasporti, maggiore è la quantità di merce trasportata in un singolo viaggio, maggiore è l’efficienza del servizio offerto, sotto ogni aspetto.

Ed è proprio da questo punto di vista che partiamo per approfondire tecnicamente la progettazione dei rimorchi con telai in acciaio ad alta resistenza. L’argomento è vasto, a tratti anche tecnicamente non scontato, ma non per questo deve essere trascurato. Iniziamo allora questo percorso parlando di acciai e lo facciamo grazie anche al contributo di SSAB, un’azienda leader nel settore degli acciai avanzati ad altissima resistenza, noti anche con l’acronimo di AHSS (Advanced High Strength Steel).

Acciai e progettazione del rimorchio

L’acciaio, questo sconosciuto
Quante volte avrete sentito confondere il ferro e l’acciaio. La confusione nasce ovviamente, almeno in prima analisi, da una scarsa conoscenza della metallurgia. Dal punto di vista strettamente intuitivo, invece, per il profano può essere facile confondere ferro e acciaio a causa della loro “fisicità” tipicamente metallica. Purtroppo, o sarebbe meglio dire per fortuna, ferro e acciaio sono due metalli molto differenti: il primo è un metallo vero e proprio, il secondo è una lega di ferro e carbonio. Senza entrare nel dettaglio della metallurgia, e senza evocare il famoso, almeno per alcuni, diagramma Ferro-Carbonio, possiamo dire che a seconda del tenore (quantità) di carbonio presente in lega si passa dall’acciaio alla ghisa o viceversa. Per semplicità, basti ricordare che per un tenore superiore a circa il 2% di carbonio, non si ha più a che fare con gli acciai, ma con la ghisa.

Gli acciai moderni come strumento di competitività
Le aziende che producono acciaio per il settore dei trasporti hanno sviluppato in questi ultimi decenni i famosi acciai ad elevata e elevatissima resistenza. Operare con rimorchi dotati di struttura più leggera, ovviamente a parità di resistenza strutturale, significa consumare meno combustibile e/o poter trasportare un carico maggiore (fissato, infatti, il carico massimo del veicolo, diminuendo la tara possiamo incrementare il peso netto trasportato). Gli acciai più moderni, poi, vengono prodotti con particolare attenzione nei confronti dell’ambiente e questo fatto porta ulteriore beneficio ad una filiera che impiega enormi quantità di energia. Si pensi, tanto per avere una dimensione del fenomeno, che l’acciaio è il materiale più riciclato al mondo e che ogni anno, almeno al tempo in cui stiamo scrivendo, la quantità di acciaio riciclato è superiore a quelle di alluminio, carta, vetro e plastica messe insieme (fonte SSAB del 2017).

Acciai e progettazione del rimorchio
Il classico telaio di un rimorchio è formato da due travi longitudinali e una serie di elementi trasversali.

Gli acciai altoresistenziali e i rimorchi
L’applicazione degli acciai ad elevata resistenza nel campo dei rimorchi produce i benefici di cui abbiamo detto al paragrafo precedente. Riassumendo, e quindi sintetizzando, un rimorchio più leggero, e allo stesso tempo resistente, può portare benefici estesi su aree anche complementari tra loro: si tratta in prima analisi di benefici economici (minori consumi, maggiori percorrenze e quantità superiore di merce spostata per singolo viaggio), ma non bisogna dimenticare il valore aggiunto anche in termini di rispetto ambientale, grazie alle minori emissioni inquinanti e alla minore produzione di anidride carbonica che è causa del tanto temuto effetto serra. Ma entriamo ancor più nel dettaglio e parliamo più estesamente dei benefici economici. L’acciaio resistenziale ha un prezzo per tonnellata senz’altro superiore a quello di un acciaio tradizionale, ma, a conti fatti, produce un risparmio netto importante perché ne viene utilizzato meno e, sempre in termini di produzione del rimorchio, l’uso di profili molto più sottili porta ad una diretta riduzione dei costi tecnologici per le operazioni di taglio, piega e saldatura. Rimane invece identico il costo produttivo legato ai processi di taglio con tecnologia laser. Ma se si analizza in particolare il processo di saldatura, si scopre immediatamente che la massima riduzione dei costi si ottiene proprio con questa voce, perché diminuisce la quantità del materiale d’apporto necessario per realizzare la saldatura. Allo stesso tempo, è possibile aumentare la velocità del processo di saldatura stesso. A differenza di quello che si è tenuti a credere, poi, la piegatura non è fonte di costi aggiuntivi, perché un AHSS in generale non richiede un aumento delle forze in gioco per la realizzazione delle pieghe rispetto ad un acciaio convenzionale di spessore maggiore.

Acciai e progettazione del rimorchio

 

Un esempio pratico grazie ad SSAB
La multinazionale svedese, per dimostrare ciò di cui abbiamo parlato poco sopra, ha confrontato i costi di produzione di un telaio tradizionale per rimorchio con quelli di una soluzione alleggerita con acciai ad elevata resistenza. Lo studio utilizzato per questo confronto ha preso in considerazione un telaio tradizionale con longheroni a doppia T laminati a caldo, tagliati e saldati con traverse costituite da profili piegati e saldati ai longheroni. Una serie di mensole ha completato il quadro. Per i profili dei montanti sono state utilizzate travi standard con profili a U. Questo telaio è stato realizzato con acciaio tradizionale S355. Il telaio innovativo, invece, è stato realizzato con una trave longitudinale a doppia T in acciaio AHSS (in luogo del precedente longherone) realizzata con taglio al laser e successiva saldatura. A lavoro finito, il risparmio di peso (anche se sarebbe più corretto parlare di massa) si è attestato intorno ai 1.500 kg, con una riduzione dei costi di produzione pari al 30%. La rivoluzione applicata al telaio tradizionale ha comportato l’utilizzo di nuove sezione trasversali che hanno richiesto, a loro volta, alcune operazioni di piegatura in più, con un leggero incremento dei costi di lavorazione, incremento comunque già contemplato nel risparmio complessivo indicato poco sopra.

I conti della serva
I tecnici di SSAB sono impegnati da anni nello sviluppo e nella produzione di acciai ad elevatissima resistenza, materiali innovativi che consentono di realizzare rimorchi sempre più efficienti. Un’analisi economica del problema ha prodotto alcune conclusioni particolarmente interessanti. L’impiego di un acciaio ad elevatissima resistenza porta ad una stima del valore del risparmio quantificabile intorno a 0,55l/100 km per ogni tonnellata di massa risparmiata, sinteticamente indicato con la seguente:

Pensate alle società di logistica e all’’impatto che queste potrebbero avere sulle loro economie di esercizio. Ma non solo. A seconda del veicolo preso in esame, i tecnici di SSAB hanno calcolato che il risparmio totale di peso può andare da un minimo di 500 kg fino ad un massimo di 2.000 kg. Se tutto ciò viene combinato con l’elevata resistenza all’abrasione e agli agenti atmosferici, capite bene che un rimorchio così realizzato rappresenta un compromesso di eccezionale valore.