Case History: componente UNIBALL in ghisa ADI per il ferroviario
Realizzazione di Uniball in ghisa sferoidale austemperata per DAC
(Digital Automatic Coupling)
Contesto e Obiettivi del Progetto
Nel contesto della mobilità ferroviaria, con il progetto INNOADI Zanardi Fonderie S.p.A. ha riprogettato il componente UNIBALL in ghisa ADI come alternativa alle soluzioni in fase di validazione e ottenute tramite saldatura di componenti in acciaio.
Uniball è il componente chiave per il funzionamento dell’innovativo sistema DAC (Digital Automatic Coupling), che consente l’aggancio e lo sgancio automatico dei vagoni merci e la digitalizzazione dell’infrastruttura ferroviaria. Il suo funzionamento rende il sistema ferroviario più efficiente, sicuro, automatizzato e interconnesso
Sul sistema DAC (Digital Automatic Coupling) si muove anche l’Unione Europea, con un piano di investimenti che ne prevede l’implementazione entro il 2030 su vagoni circolanti nel continente, per rivoluzionare il settore del trasporto merci su rotaia verso sostenibilità e digitalizzazione.
Il progetto si colloca all’interno del programma di ricerca dello spoke 11 “Innovative Materials and Lightweighting” promosso dal MOST – Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile e coordinato dall’Università di Bologna
Selezione e Caratteristiche della Ghisa ADI
Con l’obiettivo di identificare un materiale in grado di promuovere l’alleggerimento dei componenti strutturali ferroviari, Zanardi Fonderie ha selezionato come materiale la ghisa austemperata (ADI) ad alte prestazioni, nello specifico la ADI EN-GJS-1050-6/C, conforme alla norma EN 1564, in alternativa alle soluzioni collaudate in acciaio.
Si tratta di una ghisa con matrice ausferritica ottenuta grazie al trattamento termico di austempering, che conferisce proprietà meccaniche elevate, unite a una maggiore e intrinseca leggerezza rispetto all’acciaio, la cui densità è del 10% superiore a quella della ghisa.
Settori di riferimento e applicazione
Il componente fa parte dell’innovativo sistema DAC, che consente l’aggancio e lo sgancio automatico dei vagoni merci: è componente chiave per la digitalizzazione dell’infrastruttura ferroviaria, la cui adozione rende il sistema ferroviario più efficiente, sicuro, automatizzato e interconnesso.
Il componente trova applicazione nel trasporto ferroviario, specificatamente nel trasporto merci. Il lavoro svolto può essere declinato nell’ambito dei trasporti, della mobilità sostenibile, e della metallurgia, con focus sull’ottimizzazione delle tecnologie di fusione e di trattamento termico.
Problemi risolti e benefici
Il progetto INNOADI ha completato la validazione del prototipo in ambiente industriale, ottenendo i seguenti benefici:
Alleggerimento
Riduzione effettiva del peso del componente di -2,2 kg, in parte dovuta alla minor densità della ghisa (pesa il 10% in meno rispetto all’acciaio), in parte alla riprogettazione strutturale;
Meno emissioni
Riduzione delle emissioni per l’intera flotta di vagoni merci
Riduzione Carbon Footprint
Riduzione della carbon footprint del componente del 13%, ottenuta grazie all’ottimizzazione del processo di fusione e di trattamento termico
Processo Produttivo ottimizzato
Ottimizzazione del processo produttivo, che ha permesso un utilizzo più efficiente dei leganti e migliorato la resa netto/lordo della fusione, impattando positivamente sulla riduzione delle emissioni e sulla sostenibilità complessiva del processo produttivo
Processo Produttivo semplificato
Semplificazione del processo produttivo (riduzione di tempi produttivi e total cost) grazie all’ottenimento di un pezzo monolitico con geometria net-to-shape, che ha permesso di ottimizzare le lavorazioni meccaniche ed eliminare la fase di saldatura
Zanardi Fonderie continua così a investire nella ricerca applicata per trasformare l’innovazione tecnologica in soluzioni concrete e sostenibili per la mobilità del futuro. Con INNOADI, la ghisa ADI si conferma protagonista di un cambiamento orientato all’efficienza, alla leggerezza e alla sostenibilità industriale.
Validazione e Prospettive di Implementazione della Ghisa ADI nel Sistema DAC
l progetto INNOADI ha validato sperimentalmente l’impiego di ghisa austemperata ADI EN-GJS-1050-6/C quale materiale alternativo all’acciaio S355 per il componente UNIBALL del sistema DAC. Il pezzo monolitico, realizzato con processo net-to-shape, ha mostrato una riduzione di massa di 2,2 kg (–17,1 %) e l’eliminazione della fase di saldatura, semplificando il flusso produttivo e contenendo i costi unitari. L’ottimizzazione dei parametri di fusione e trattamento termico ha permesso di conseguire una minore impronta carbonica unitaria e un aumento della resa netto/lordo.
Finanziato dall’Unione europea – NextGenerationEU (Centro Nazionale Mobilità Sostenibile, CN00000023, Decreto MUR n. 1033 – 17/06/2022, SPOKE 11 Materiali Innovativi & Alleggerimento).
I punti di vista e le opinioni espresse sono tuttavia solo quelli degli autori e non riflettono necessariamente quelli dell’Unione europea o della Commissione europea. Né l’Unione europea né la Commissione europea possono essere ritenute responsabili per essi.
Case History
Casi reali che raccontano la realizzazione dei progetti dei clienti
