Dai laboratori svizzeri, una trottola ultra-veloce
Ruota alla velocità di 500.000 giri al minuto ed ha lo scheletro di titanio: è l'apparecchio meccanico rotante più veloce e più piccolo fino ad ora prodotto.
Un gioiello prodotto al Politecnico di Zurigo. Farà gola alle industrie di strumenti medici, a quelle automobilistiche, alle manifatturiere di strumenti di precisione e per la produzione di energia.
Affascinati dal nuovo spazzolino elettronico che gira a quattro mila giri al minuto? Strabiliati da quello a ultrasuoni che tocca i 20.000? Questo è nulla in confronto al nuovo motore elettrico rotante concepito al Power Electronic Systems Laboratory del Politecnico di Zurigo.
I tradizionali elettrodomestici di casa, tra cui gli aspirapolveri o i frullatori, hanno come cuore dei motori che girano a non più di qualche decina di migliaia di giri al minuto. Il nuovo motore ultra-veloce invece sfiora il mezzo milione di giri.
Fino ad ora gli strumenti ad alta velocità e di precisione sul mercato non superavano i 250.000 giri al minuto.
Una novità dai risvolti pratici
Secondo gli autori del lavoro, lo strumento è una rivoluzione tecnologica che avrà applicazioni in diversi settori industriali. “Sino ad ora le macchine elettriche ad alta velocità producevano troppo calore per attrito”, spiega a swissinfo Christof Zwyssig, principale autore del progetto, “questo è un effetto indesiderato in attrezzi medici utilizzati sul corpo umano, ed il nostro strumento riduce drasticamente il surriscaldamento.”
L’apparecchio è grande quanto un pacchetto di fiammiferi e potrebbe mandare in pensione anche il vecchio trapano del dentista. Infatti i trapani medici ad alta velocità di oggi sono azionati da aria compressa ma “in avvenire questi apparecchi potranno funzionare con macchine elettriche di alta velocità”, dice Zwyssig.
Ma le sue applicazioni non sono finite qui. Infatti, il minuscolo apparecchio piacerà anche alla industria automobilistica perchè riduce di molto il peso dei turbocompressori, pur mantenendo alta la resa energetica.
Ed il sofisticato meccanismo solleticherà anche le industrie che producono strumenti ad alta velocità di rotazione, come utensili per la perforazione, o per la lavorazione del legno e dei metalli. “La produttività degli strumenti per la lavorazione dei materiali dipende dalla velocità dei macchinari, e questo è sempre di più un problema per le industrie che producono oggetti di precisione” spiega ancora Zwyssig. Il nuovo strumento significherebbe un progresso per un’industria sempre più affamata di strumenti super-veloci ed allo stesso tempo super-precisi.
Infine beneficierà dell’innovazione tecnologica anche l’industria degli accumulatori di energia. Fino ad ora gli unici accumulatori di dimensioni ridotte erano le batterie, oggetti ingombranti e pesanti. Secondo il gruppo di ricerca zurighese a queste potrebbe presto sostituirsi una nuova generazione di accumulatori a carburante muniti del nuovo motore rotante ultra-veloce. A parità di dimensioni questi ultimi hanno una maggiore efficienza.
Velocità “mostruosa”, grazie anche ai semiconduttori ed al titanio
“Io non sono un esperto di ingegneria meccanica, ma 500.000 giri al minuto e’ mostruoso” ci confida Andrea Milani, docente di matematica alla Università di Pisa, in Italia. “Un Hard disk di computer dell’ultima generazione gira a 10.000 giri al minuto, quelli del computer che abbiamo in casa sono solo 7200”. Mentre, spiega ancora il docente, i motori a scoppio della nostra automobile probabilmente raggiungono 6.000 giri al minuto.
L’innovazione tecnologica, però, arriva a seguito anche di migliorie nell’elettronica e nei materiali. Il cervello dell’apparecchio è un dispositivo elettronico, il semiconduttore, che aziona un circuito la cui tecnologia ha oggi raggiunto velocità strepitose.
Mentre la sua parte rotante è contenuta in una struttura in titanio che può trattenere forze centrifughe estreme.
Ed in futuro, ancora più velocità
Lo sviluppo del prototipo è costato 10.000 franchi, ma in una produzione industriale il costo potrebbe ridursi a 20 franchi per l’elettronica e 50 franchi per l’apparecchio meccanico.
Ma le ambizioni del gruppo di ricercatori del Politecnico di Zurigo non si fermano qui.
I ricercatori intendono far raggiungere al loro strumento un milione di giri al minuto. E questo richiederà innovazioni nei materiali, come l’impiego di supporti magnetici o ad aria per il motore.
„Stiamo già guardando avanti ed abbiamo visto che c’è domanda per velocità ancora maggiori”, confida Zwyssig.
swissinfo, Jacopo Pasotti
Il nuovo motore produce 100 Watt e ruota a 500.000 giri al minuto.
E’ più del doppio degli altri strumenti simili oggi sul mercato.
Ha un volume totale di 3,5 centimetri cubici.
Il lavoro ha occupato quattro persone tra ricercatori e tecnici e ci sono voluti un anno e mezzo di prove e analisi.
Il Power Electronic Systems Laboratory (PES) del Politecnico di Zurigo è specializzato in ricerca in strumentazione ultra-veloce ed in accumulatori e trasformatori di corrente hi-tech.
Gran parte della ricerca del gruppo è sovvenzionata dal settore privato.
Il rendimento nella lavorazione dei materiali dipende dalla velocità delle macchine di produzione. In futuro il trattamento industriale dei materiali richiederà sempre più precisione, e a parità di rendimento sarà necessaria una velocità di esecuzione più elevata.
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