Taglio laser e resistenza dei metalli: una borsa di dottorato

Tagliare i metalli con il laser è una pratica consolidata, che fa parte di molti processi produttivi. Ma nonostante i grandi vantaggi e i risparmi che porta in termini di tempi e di costi, il calore generato da questo tipo di taglio è una componente da tenere sotto strettissima osservazione. Con il calore i materiali possono infatti perdere le proprie caratteristiche, cambiare proprietà, trasformarsi e reagire diversamente agli stimoli. 
Per non rinunciare alle potenzialità del laser senza compromettere la statica di ciò che si andrà a costruire, Adige Sys – Blm Group, leader mondiale nella costruzione di macchine per la lavorazione laser di metalli, si è rivolta all’Università di Trento. Lo ha fatto scegliendo di finanziare una borsa del dottorato in Innovazione Industriale, aprendo così le porte della propria azienda ai ricercatori del Dicam, e mettendo a disposizione la propria competenza manufatturiera in cambio della loro collaborazione analitica.
«Sia che si tratti come in questo caso di elaborare modelli meccanici – spiega Oreste S. Bursi, direttore del Dicam e tutor di del progetto di dottorato – che di costruire fisicamente qualcosa, la meccanica e la modellazione strutturale rappresentano sempre delle sfide. E una sfida è infatti alla base anche di questo percorso di dottorato, perché sia il nostro dipartimento che Adige Sys si sono proposti di compiere un processo di evoluzione, di conoscere meglio qualcosa che prima conoscevano meno». 
A legare il livello delle competenze del Dicam e la precisione costruttiva dell’azienda di Levico Terme, è stato il rapporto tra il tempo e il calore. Adige Sys crea macchinari che servono per tagliare tubi e travi di grandi dimensioni che serviranno poi in ambito strutturale per costruire capannoni, coperture di stadi, ponti… Insomma, per un tipo di impiego per il quale è richiesta una qualificazione normativa molto rigorosa, che stabilisce come questi manufatti devono essere fatti, quanto devono durare, che resistenza alla fatica ad alto numero di cicli devono garantire. 
«Si tratta di strutture che devono durare nel tempo – chiarisce Alberto Valli, direttore tecnico di Adige Sys – ma resistere anche alle vibrazioni, agli agenti atmosferici, alle sollecitazioni, sono tutti parametri per i quali una lavorazione termica, come anche quella laser, viene vista con sospetto. Perché il materiale durante il taglio si riscalda e può diventare più fragile, meno resistente, troppo duro e poco flessibile… Per noi diventava dunque fondamentale capire quali effetti questo tipo di lavorazione ha sui materiali in termini di variazione cambio delle loro caratteristiche metallurgiche e meccaniche. Ed è per questo che ci siamo rivolti a UniTrento e abbiamo concordato di finanziare una borsa del dottorato in Innovazione industriale».

Risultati e sfide
I primi risultati sono stati incoraggianti. Le prove fatte dimostrano che il laser, se usato con determinati parametri, non cambia le caratteristiche dei materiali con i quali viene in contatto. Un’osservazione che ha già portato alla modifica di diverse normative europee, che ora non considerano la lavorazione a taglio laser come automaticamente impoverente il materiale. Ma un risultato che rappresenta solo un nuovo punto di partenza per i ricercatori e per l’azienda. 
Chiarito infatti che il taglio laser può non alterare significativamente le proprietà dei metalli che seziona, resta da capire quali siano queste “determinate circostanze”. «Noi come azienda potevamo fare tutte le prove possibili e immaginabili – osserva Valli – usare un fascio laser ad alta intensità per poco tempo, oppure un fascio poco potente ma più lento, le possibilità restavano tuttavia infinite. Non ci servivano dunque nuove prove pratiche, perché erano troppe da fare, ma un modello matematico che ci dicesse al variare della potenza del laser come si sarebbe comportato il materiale e con quali conseguenze. Ci serviva, insomma, la competenza meccanica e numerica dell’Università, ed eccoci qua».

Il dottorato in Innovazione industriale: la teoria, in pratica
Il Corso di dottorato in Innovazione industriale di UniTrento è un terreno sul quale i dipartimenti di Ingegneria e Scienza dell'informazione (Disi), di Ingegneria industriale (Dii), di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica (Dicam), il dipartimento di Fisica, quello di Economia e Management e la Fondazione Bruno Kessler (Fbk) hanno deciso di sperimentare e contaminarsi. Una palestra per formare esperti di innovazione tecnologica, persone con competenze teoriche e pratiche trasversali.
15 settori scientifico-disciplinari attraversati, 5 dipartimenti e una fondazione di ricerca coinvolti, 3 aziende private convenzionate e molte di più quelle con le quali scambiarsi informazioni e progetti per formare esperti di innovazione tecnologica.
Nel programma sono coinvolti attori come Hit, l’hub Trentino dell’innovazione; l’Eit Digital, l’organizzazione europea per l'innovazione digitale e l'educazione all'imprenditorialità; la School of Innovation e Trentino Sviluppo. Per il dottorando, c’è l’obbligo di trascorrere almeno sei mesi del proprio percorso formativo presso una delle aziende promotrici del progetto, così da beneficiare di una doppia esperienza ed avere le proprie attività coordinate, supportate e monitorate non solo dal supervisore accademico ma anche da un tutor aziendale.
In attesa di festeggiare l’anno prossimo i primi dottorati, il dottorato in Innovazione industriale di UniTrento si prepara tra qualche mese a selezionare per la terza volta i candidati che giungeranno dall’Italia e dall’estero per contendersi uno dei posti disponibili.