Senza piombo

All’inizio degli anni 2000, il mestiere di fonditore era un’attività faticosa, manuale e analogica. «I nostri modellatori realizzavano a mano i modelli in legno attorno ai quali veniva compattata la sabbia» ricorda Andreas Nussbaum, Responsabile produzione presso la Nussbaum. Questo processo, rimasto quasi del tutto immutato per centinaia di anni, doveva essere completamente ripensato.

Nel 2005, la Nussbaum ha sviluppato e brevettato una nuova lega di bronzo senza piombo. Negli anni successivi, la composizione esatta di questa lega è stata ottimizzata per ottenere caratteristiche di colabilità e lavorabilità ancora più vantaggiose. Sebbene con questa lega sia stato possibile rispettare il già previsto inasprimento dei valori limite di piombo per l’acqua potabile, il suo comportamento in fase di colata si è rivelato totalmente diverso rispetto al classico bronzo. Per mettere a punto un nuovo processo di fusione adatto al nuovo materiale, la Nussbaum ha collaborato, per diversi anni, con una start-up dell’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) per sviluppare uno speciale software di simulazione. «È stato un periodo incredibilmente intenso ma anche molto entusiasmante. Dovevamo sviluppare un software mai visto prima per simulare una lega con parametri a noi quasi totalmente sconosciuti che ci permettesse capire come ottenere una buona colata nonostante tutte queste incognite» afferma Patrik Zeiter, Responsabile fondamenti, materiali e diritti di protezione presso la Nussbaum.

Grazie a una simulazione basata sul metodo degli elementi finiti siamo riusciti in questa impresa. Ma dopo aver ottenuto una simulazione realistica della fusione è sorto il problema successivo: durante la lavorazione, i componenti realizzati con la nuova lega mostravano un comportamento totalmente nuovo poiché l’assenza di piombo determinava una durezza del materiale molto più elevata. Gli utensili da taglio utilizzati fino a quel momento si consumavano in pochi minuti. «Dopo il processo di fusione abbiamo dovuto reinventare completamente anche il processo di lavorazione, capire come gestire gli angoli di taglio e i rivestimenti nonché ripensare tutto da zero – un lavoro minuzioso che ha richiesto anni» spiega Andreas Nussbaum.

Una volta appianate le difficoltà poste dalla fusione e dalla lavorazione si è presentato il terzo e ultimo ostacolo: l’assemblaggio dei componenti. «Il piombo è molto morbido e ha una sorta di effetto lubrificante. Alcune valvole che, per decenni, avevano funzionato alla perfezione hanno iniziato a mostrare difetti nell’apertura. Abbiamo quindi dovuto cercare o inventare nuovi lubrificanti» evidenzia Patrik Zeiter. 

Un percorso lungo e faticoso che tuttavia ha portato a ottimi risultati e a una catena di sviluppo e produzione completamente rinnovata. Il team di sviluppo della Nussbaum può realizzare modelli digitali dei nuovi pezzi, testarne il comportamento di scorrimento con una simulazione e ottimizzarli a schermo. I modelli in legno non vengono più realizzati a mano ma con macchine CNC ad alta precisione. Anche la successiva colata, la lavorazione e l’assemblaggio si svolgono con processi nuovi, sviluppati in seguito alla transizione al nuovo materiale.

«Anche se continuiamo a fondere leghe a oltre 1'000 °C e a produrre oggetti fisici possiamo parlare di una fonderia digitale. Sebbene, in apparenza, il nostro mestiere sia sempre lo stesso, in realtà l’abbiamo letteralmente rivoluzionato e modernizzato» afferma Andreas Nussbaum. Questo enorme sforzo è stato ripagato: «Dalla progettazione di un nuovo componente alla fusione senza piombo fino alla lavorazione e all’assemblaggio, oggi siamo in grado di offrire tutto da un unico fornitore e con processi all’avanguardia della tecnica, ponendoci sempre un passo avanti rispetto alle prescrizioni standard. Ciò ci permette di mantenere nel lungo periodo i posti di lavoro nella nostra fonderia e contribuire a far sì che la Svizzera rimanga una piazza di lavoro interessante.»