autori vari (*)18 Settembre 2017
Nuovi strumenti per la determinazione delle caratteristiche dimensionali di lastre ceramiche
Levoluzione tecnologica che negli ultimi anni ha sviluppato le grandi lastre ceramiche è avvenuta attraverso importanti cambiamenti dal punto di vista produttivo ed impiantistico, mentre non è seguito, altrettanto velocemente, un aggiornamento delle norme esistenti per la certificazione del prodotto finito. Ancora oggi infatti le normative internazionali e nazionali fanno principalmente riferimento a metodi di prova più idonei a piastrelle di formato tradizionale.
Un caso emblematico è rappresentato dalla norma EN ISO 10545-2: Determinazione delle caratteristiche dimensionali e della qualità della superficie.
Per la determinazione delle dimensioni delle grandi lastre è infatti necessario limpiego di sistemi di misura alternativi a quelli tradizionali ma che garantiscano, al contempo, un adeguato livello di affidabilità. Il data-plucometro orizzontale (Fig.1), ad esempio, ha limiti oggettivi che lo rendono non utilizzabile quando le dimensioni delle piastrelle superano il formato 60x60 cm. Inoltre nel caso di grandi dimensioni, le lastre si possono inflettere sotto il proprio peso così come le piastre di calibrazione impiegate come riferimento per lesecuzione della prova, inficiando così la correttezza dei risultati finali. Infine, i disagi dovuti alla movimentazione dei prodotti durante la prova contribuiscono alle difficoltà della misura.
Per ovviare a tutti questi aspetti, non più trascurabili, il Centro Ceramico ha iniziato a prendere in esame sistemi di misura alternativi, già da parecchi anni in uso nel settore della meccanica avanzata. La ricerca è uno dei task del progetto regionale Innovazione di processo per le filiera della piastrella ceramica sostenibile[IPERCER], finanziato dalla Regione Emilia Romagna con fondi POR-FESR 2014-2020, Asse 1 Ricerca e Innovazione, Azione 1.2.2.
In particolare, ci si è focalizzati sullutilizzo di una macchina di misura a coordinate CMM (Fig.2), ed un braccio di misura tridimensionale portatile (Fig.3). È stata avviata una campagna sperimentale di misure per confrontare i risultati ottenuti con data-plucometro orizzontale ed i due sistemi sopracitati, su tre lotti di piastrelle di formato 20x20, 40x40 e 60x60 cm, eseguendo tutte le determinazioni (lunghezza e larghezza, rettilineità degli spigoli, ortogonalità, planarità, curvatura del centro, curvatura dello spigolo, svergolamento), in accordo alla procedura descritta nella normativa (Tab.1). Allo scopo di confrontare le tre tecniche, escludendo linfluenza di eventuali irregolarità dei campioni testati, sono inoltre state eseguite le stesse misure su una piastra di calibrazione di dimensioni 30x30 cm (Tab.2).
Al fine di operare in conformità alla norma EN ISO 10545-2, per braccio di misura portatile e CMM è stato necessario effettuare, in via preliminare, un importante lavoro di messa a punto del metodo di misura e del software che li gestisce. Per ogni misura (dimensioni, rettilineità degli spigoli, ortogonalità, etc.) si è individuato un sistema di allineamento ed alcuni elementi geometrici necessari a creare virtualmente le condizioni materiali che si hanno quando la misura viene effettuata con data-plucometro.
I risultati ottenuti ad oggi hanno mostrato un ottimo accordo tra le tre tecniche (Tab.1). Il confronto delle caratteristiche dimensionali, calcolate secondo la procedura prevista dalla norma EN ISO 10545-2, evidenzia differenze massime nellordine di pochi decimi percentuali, dimostrando così la possibilità di eseguire le misure dimensionali delle piastrelle di ceramica in accordo alla normativa vigente sia con il braccio portatile tridimensionale che con la macchina CMM.
La ricerca condotta ha anche messo in luce alcuni limiti dellattuale normativa sulla determinazione delle caratteristiche dimensionali, in particolar modo legate alla rappresentatività dei punti selezionati nel corso della prova per descrivere le caratteristiche geometriche del prodotto. La norma EN ISO 10545-2 infatti prevede che siano presi in esame soltanto 21 punti sulla singola piastrella (9 sulla superficie e 12 sui lati, Fig.4), che, soprattutto nel caso di lastre ceramiche di grande formato, potrebbero non essere sufficienti ad individuare eventuali difettosità.
Lattività condotta ha inoltre permesso di evidenziare le principali differenze tra data-plucometro e le due tecnologie CMM e braccio di misura portatile. Tali differenze, di seguito elencate, possono essere lette, in alcuni casi, come punti di forza di una tecnologia rispetto allaltra:
con il data-plucometro la misura viene effettuata per comparazione con una piastra di calibrazione si tratta pertanto di una misura indiretta mentre con CMM e braccio di misura portatile la misura viene effettuata facendo lallineamento con un piano teorico calcolato mediante la misura di tre punti sulla piastrella si tratta pertanto di una misura diretta;
con il data-plucometro la misura viene eseguita con la piastrella capovolta, appoggiata su punte di appoggio, che definiscono un piano, mentre con CMM e braccio di misura portatile la piastrella viene appoggiata con il retro su un piano avente una opportuna finitura superficiale. In entrambi i casi le misure vengono effettuate sulla superficie di esercizio della piastrella. Però, mentre nel caso del plucometro la piastrella deve essere ruotata 4 volte per effettuare la misura, con CMM e braccio di misura, una volta che la piastrella viene appoggiata, non viene più spostata fino al termine della prova;
con il data-plucometro è possibile effettuare misure affidabili (in particolare nel caso della planarità) per piastrelle di dimensioni fino a 60x60 cm, mentre con CMM e braccio di misura portatile è possibile misurare piastrelle di dimensioni superiori, fino alle attuali dimensioni di produzione;
il data-plucometro permette di eseguire misure in maniera piuttosto semplice, mentre la tecnologia CMM e braccio di misura richiedono un certo livello di abilità ed esperienza da parte delloperatore. Inoltre, con gli attuali software in dotazione a questi strumenti non è immediata la misurazione delle caratteristiche previste dallattuale normativa, per cui vanno opportunamente modificati/integrati.
Cè poi da considerare il fatto che il braccio di misura è uno strumento facilmente trasportabile. Avendo a disposizione un piano di misura con adeguate caratteristiche di planarità, le misure dimensionali possono essere effettuate da un operatore specializzato anche presso lazienda, evitando così la movimentazione di lastre di grandi dimensioni e accelerando i tempi di analisi. Anche la CMM, grazie allelevato grado di automazione, permette uno svolgimento veloce delle analisi da effettuare.
Ad oggi i prezzi di queste strumentazioni si aggirano intorno ai 100.000 per i sistemi CMM ed ai 50.000 , software incluso, per i bracci di misura portatili. È probabile che questi ultimi con la realizzazione di un software specifico per il settore ceramico, che rappresenta in qualche modo una semplificazione rispetto ai software con cui attualmente vengono venduti, possano essere commercializzati, nel breve termine, ad un prezzo più vantaggioso.
(*) Sandra Fazio, Leonardo Sanseverino, Maria Chiara Bignozzi - Centro Ceramico
Pierpaolo Carrino, Giuseppe Carboni - Reverse&Quality