Pezzi auto-combacianti: la ricerca della simmetria

Durante la progettazione di un paio di pezzi in termoplastica stampati a iniezione destinati a combaciare, i progettisti e gli ingegneri spesso creano due metà separate in grado di collegarsi. Tale decisione viene spesso dettata dalla geometria e dalla complessità del pezzo. In alcuni casi, tuttavia, se le due metà sono simili o identiche vale la pena approfondire una tecnica che, pur impegnativa, consente di realizzare risparmi: la progettazione di un pezzo unico che, una volta rotato di 180°, combacia con un pezzo gemello.

Perché le parti auto-combacianti sono efficienti

Tale soluzione è estremamente vantaggiosa per diversi motivi. Il primo è rappresentato dal fatto che richiede un unico stampo per le due metà, evitando in tal modo i costi di utensileria aggiuntiva. Il secondo vantaggio è costituito dal fatto che viene progettato un unico pezzo e non due. Quando il progetto è pronto per l'ordine, entrambe le metà vengono prodotte. Eventuali modifiche alla progettazione interessano un solo modello CAD. E per finire, la gestione delle scorte è più facile ed economica per un pezzo che non per più pezzi.

Figura 1: è possibile utilizzare un unico stampo per creare una scatola, utilizzando una progettazione auto-combaciante dove l'elemento assemblato presenta una simmetria di rotazione.

In Figura 1 viene mostrato come un unico pezzo progettato con simmetria di rotazione consenta di creare le due metà di una scatola rettangolare stampata. Invece di progettare una metà con cerniere e fori per le grappe e un'altra con ganci e linguette, ciascuna metà viene dotata di uno di questi elementi: un gancio, una cerniera, una grappa e un foro per la grappa. Accostando le parti, risultano identiche, ma ruotandole di 180°, ciascuna si unisce e si integra con l'altra.

Cerniere, grappe, perni e alloggiamenti, linguette e scanalature sono alcuni degli elementi utilizzati dagli ingegneri per collegare i pezzi tra loro. L'applicazione richiede la frequente apertura e chiusura dei pezzi? È possibile, ad esempio, progettare una grappa per essere riutilizzabile o permanente. Un perno a pressione potrebbe essere riutilizzabile una o due volte prima di rimanere irrimediabilmente danneggiato.

Nella scelta dei materiali per i perni, potrebbe essere preferibile utilizzare una plastica più morbida e cedevole. Se si tratta di un assemblaggio una tantum e permanente, potrebbe essere consigliabile utilizzare una termoplastica più dura e più rigida. Nondimeno, è difficile prevedere come si comporterà il materiale utilizzato per un elemento di collegamento. Per questo motivo potrebbe essere necessario apportare modifiche nel corso di un processo di sviluppo iterativo durante il quale vengono testate forma, corrispondenza e funzione.

Figura 2: Garageio ha progettato un involucro e un coperchio auto-combacianti che si chiudono facilmente a scatto grazie a un sistema a incastro di linguette e grappe.

Esempi

I pezzi auto-combacianti sono molto diffusi nel mondo manifatturiero. Non è difficile osservarli in dispositivi medicali portatili, telecomandi televisivi, involucri per router, giocattoli per bambini. In pratica, in ogni settore o quasi. Alcuni presentano metà perfettamente simmetriche, ma molti no. Garageio, ad esempio, produce sistemi per il controllo e il monitoraggio delle porte del garage tramite smartphone. L'hub centrale (vedi Figura 2) presenta un involucro nero e compatto, fissato all'interno del garage. Il team di Garageio e un tecnico del servizio clienti di Protolabs hanno collaborato alla progettazione di un sistema a incastro di linguette e grappe angolate in grado di assicurare saldamente il coperchio combaciante alla parte inferiore dell'involucro.

Se il pezzo che volete produrre presenta la possibilità di essere separato in due metà simmetriche auto-combacianti, vi consigliamo di valutare questa opzione durante la progettazione. Potrebbe farvi risparmiare tempo e denaro. In linea generale, se è possibile trasformare un processo di assemblaggio prevalentemente manuale (durante il quale è richiesta l'applicazione di viti o saldatura ultrasonica) in un pezzo rapidamente auto-combaciante senza compromettere l'applicazione finale, vale la pena approfondire l'argomento.

I tecnici del nostro servizio clienti sono sempre pronti ad affrontare impegnativi problemi di progettazione. Non esitate a contattarli per risolvere dubbi al +39 0321 381211. Offriamo inoltre un Design Cube gratuito che, fra le altre cose, mostra alcuni tipi di grappe utilizzabili in pezzi auto-combacianti. Richiedi il Design Cube oggi stesso.