Newsletter. Progetto TRACTUM - Misura 2c - TRASFERIMENTO DI TECNOLOGIE EMERGENTI E NANOTECNOLOGIE PER COMPONENTI ED UTENSILI DELLE MACCHINE AGRICOLE

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1 TRASFERIMENTO DI TECNOLOGIE EMERGENTI E NANOTECNOLOGIE PER COMPONENTI ED UTENSILI DELLE MACCHINE AGRICOLE Progetto TRACTUM - Misura 2c - Il contesto industriale di riferimento Da molti anni l'importazione di macchine agricole in Italia ha determinato sul mercato interno una forte competizione concorrenziale con le più importanti marche mondiali; le macchine agricole di produzione italiana costituiscono, tuttavia, la parte assolutamente prevalente del parco nazionale. Ampio sviluppo ha assunto la costruzione delle macchine agricole di ogni tipo per la lavorazione del terreno, la semina, la concimazione, la protezione delle piante, l'irrigazione, la raccolta, la prima lavorazione dei prodotti agricoli e la loro successiva trasformazione, nonché di quelle per gli spostamenti all'interno dell'azienda e per il trasporto. Notevole sviluppo, infine, hanno avuto le macchine per il giardinaggio, collocate in grandissime quantità sui principali mercati esteri. Contemporaneamente allo sviluppo della produzione è stata affrontata la penetrazione dei mercati esteri, difficile attività che ha imposto alle ditte costruttrici incessanti miglioramenti qualitativi onde poter fronteggiare la concorrenza dei paesi ad alto livello industriale. Questa perfezione costruttiva ha permesso all'industria italiana del settore di affermarsi in tutti i mercati del mondo. Il fatturato della meccanizzazione agricola in Italia nel 2007 è stato di 7,5 miliardi di euro, di cui il 42% (pari a 3,2 miliardi di euro) è dato dalle trattrici, mentre il restante 58% (pari a 4,3 miliardi di euro) è dato dalle macchine agricole, giardinaggio e componentistica. Progetto Tractum 1

2 Secondo le analisi dell Unacoma - la domanda di macchine, in Italia come nel resto d Europa, potrebbe mantenersi elevata negli anni prossimi, a condizione che le industrie meccaniche sappiano accompagnare lo sviluppo dell agricoltura e delle economie rurali con una offerta di prodotti decisamente innovativi. I Bisogni del Settore La capacità di diffondere l innovazione e l aggiornamento tecnologico anche nelle realtà di più modeste dimensioni rappresenta una delle sfide che un economia basata su un sistema di PMI, come quella veneta, deve considerare primaria. Il ciclo virtuoso si completa quando si considera che nella PMI l innovazione è fondamentalmente innovazione di processo e, cioè, introduzione di nuovi macchinari o sostituzione e/o ampliamento di quelli già esistenti ed introduzione e rinnovamento della dotazione informatica sia hardware che software. Spesso bisogna anche considerare che per la PMI il rapporto con Università e Centri di Ricerca non è facile ed esiste quindi una diffusa tendenza (72% dei casi) a rivolgersi agli stessi fornitori di beni strumentali per ricevere un assistenza qualificata. Una competizione efficace sui mercati non può prescindere da un evoluzione ed un completamento che portino ad un innovazione di prodotto attraverso la creazione di occasioni di integrazione diffusa tra l impresa, Università e Centri di Ricerca. Il progetto TRACTUM è nato come risposta ad alcune problematiche tecnologiche riscontrate dalle aziende afferenti all ATI proponente e, più in generale, dalle aziende del comparto. L usura, la resistenza alla corrosione e la capacità di autolubrificazione dei metalli, il prolungamento delle funzioni di taglio da parte di organi utensili, l introduzione di materiali avanzati a base ceramica e/o compositi, il miglioramento della funzionalità e della resistenza di organi operatori sono le problematiche più rilevanti a cui si è fatto riferimento nel presente progetto. Per superare tali problematiche nel progetto sono state applicate le nanotecnologie. Le nanotecnologie sono caratterizzate, da un lato, dalla dimensione nanometrica sulla quale si creano e sviluppano materiali, strumenti e sistemi, e dall altro, dall elevata propensione di questo settore alla multidisciplinarietà nell ambito della ricerca e all applicazione dei risultati in campo industriale. Proprio in virtù della loro applicabilità e dell elevata capacità di cambiamento generabile in numerosi settori industriali, le nanotecnologie rappresentano un ambito di ricerca in forte crescita ed in rapida evoluzione. In particolare, le tecnologie di Progetto Tractum 2

3 coating, inteso come ricoprimento superficiale di materiali differenti, hanno allargato a dismisura le potenzialità applicative dei materiali metallici e/o di origine plastica aumentandone sia la resistenza agli stress fisico chimici, che la funzionalità. Oltre alla realizzazione di coating superficiali, le nanotecnologie possono dare notevole impulso al miglioramento strutturale e funzionale dei materiali: ad esempio, attraverso l utilizzo di polveri nanostrutturate per la formatura di prodotti per sinterizzazione, o a dispersione di nanoparticelle nei polimeri. Obiettivi generali Il progetto TRACTUM ha creato una forte collaborazione tra aziende del Distretto ed alcuni tra i principali attori, pubblici e privati, del sistema innovazione-ricerca del territorio. Infatti, al progetto hanno collaborato il Parco VEGA (Parco Scientifico Tecnologico di Venezia Marghera) e le sue partecipate, in particolare, i laboratori NANOFAB, che avevano già partecipato attivamente al progetto NANOMACH (Bando 2006 progetto presentato nella misura 2a: Ricerca e sviluppo precompetitivo ) in qualità di ente di ricerca. La presente proposta ha mirato a rendere accessibili alle aziende del settore nuove conoscenze (nanotecnologie applicate) utili alla messa a punto di nuovi prodotti e processi produttivi, da realizzarsi presso le aziende afferenti al Distretto, tramite la concretizzazione dei risultati della ricerca in progetti pilota. Di seguito alcuni degli obiettivi generali che sono stati raggiunti: Creare legami tra il mondo della ricerca e le aziende del Distretto Veneto delle Macchine Agricole e dell Industria Pesante; Fornire al Distretto elementi di competitività, basati sulla ricerca e sulla conoscenza di tecnologie emergenti; Approfondire con le aziende gli aspetti economici e di know-how, necessari per una eventuale adozione di tecnologie innovative per lo sviluppo dei propri processi e prodotti; Sviluppare o consolidare strategie di innovazione all interno delle imprese e tra le aziende del Distretto. Obiettivi specifici Il progetto ha realizzato attività di trasferimento tecnologico di studi e/o ricerche per migliorare la struttura e la funzionalità di componenti e utensili delle macchine agricole, o metterne a punto di nuovi. L obiettivo è stato quello di ottenere un miglioramento delle prestazioni dei semilavorati, utensili e materiali utilizzati nella costruzione di macchine per l agricoltura, con Progetto Tractum 3

4 particolare riferimento ai seguenti aspetti strutturali e funzionali: - eccellente resistenza all'usura in genere; - basso coefficiente d'attrito; - resistenza alla corrosione profonda e superficiale; - elevata durezza e resistenza all ossidazione in ambienti acidi e/o alcalini; - alta capacità di autolubrificazione dei materiali; - comportamento eccellente nei riguardi degli shock termici. Per il raggiungimento di tali obiettivi, sono stati studiati e sperimentati rivestimenti nanostrutturati, in quanto l utilizzo di materiali con struttura granulometrica e composizione controllate a livello nanoscopico può influenzare molto positivamente le proprietà meccaniche dei componenti. Le fasi principali che hanno caratterizzato il progetto sono state le seguenti: Definizione delle specifiche tecniche delle applicazioni maggiormente critiche su cui sono state realizzate le sperimentazione. Approfondimento delle nanotecnologie di maggior interesse per i componenti e utensili selezionati: 1. TECNOLOGIE COLD-GAS DYNAMIC SPRAY : Rivestimenti superficiali duri, da polveri, per la resistenza all usura e alla corrosione 2. RIVESTIMENTI NANOSTRUTTURATI: Rivestimenti superficiali in vuoto (PVD, PECVD) per resistenza a corrosione, durezza superficiale, temperature elevate e cicli termici severi. Trasferimento tecnologico mirato per prodotti e applicazioni specifiche. Prototipazione e testaggio sui prodotti e utensili delle aziende. Il progetto TRACTUM, per alcune imprese del Distretto Veneto delle macchine agricole e dell'industria pesante, ha costituito una prosecuzione del precedente progetto NANOMACH (Bando 2006 progetto presentato nella misura 2a: Ricerca e sviluppo precompetitivo ), dando la possibilità alle aziende di concretizzare i risultati della ricerca in azioni pilota. La strategia di progetto La finalità prima del progetto TRACTUM è stata quella di poter stabilire gli interventi necessari per migliorare la situazione tecnologica odierna aumentando, di riflesso, il grado d innovazione e la competitività del Distretto rispetto ai mercati internazionali e nazionali. Dati i presupposti sopradescritti, è risultata evidente la necessità di procedere allo sviluppo di nuove applicazioni attraverso un analisi iniziale del fabbisogno tecnologico, Progetto Tractum 4

5 in tema di materiali, delle aziende aderenti all ATI TRACTUM, per le quali successivamente sono stati studiati interventi specifici su più tematiche (processi e prodotti). Il metodo di lavoro ha previsto un analisi dello stato dell arte relativo alle nanotecnologie, per fornire un quadro generale alle aziende sulle possibilità attuali e sulle applicazioni industriali di tali sistemi. Le proprietà su cui sono state svolte le principali attività di ricerca all interno del progetto, sono state la durezza, la resistenza alla corrosione, la riduzione dei coefficienti di attrito dei materiali prodotti, il miglioramento delle caratteristiche strutturali dei polimeri plastici, la realizzazione di coating a base ceramica su organi funzionali soggetti a particolari fenomeni di usura o per migliorarne le caratteristiche funzionali. La ricerca svolta si è concentrata sul raggiungimento di tre obiettivi: 1) Aumentarne la durezza e la resistenza all ossidazione e all usura; 2) Aumentare la funzionalità e la durata di organi meccanici particolarmente soggetti a fenomeni di usura superficiale, soprattutto per sfregamento. 3) Aumentare la capacità di autolubrificazione dei metalli. I risultati I risultati ottenuti dal progetto hanno dimostrato come l utilizzo di rivestimenti nanostrutturati offra la possibilità di introdurre proprietà nuove in prodotti maturi, o permetta la riprogettazione di alcune parti riducendo i costi delle materie prime usate o la riduzione dei costi di produzione dei pezzi. Uno dei risultati del progetto è stato l innalzamento dei livelli qualitativi e di performance delle macchine agricole e dei loro utensili, dato dalla superiorità delle proprietà meccaniche superficiali rispetto ai prodotti presenti attualmente sul mercato. Prodotti con rivestimenti nanotecnologici funzionali, che consentiranno a numerosi settori della meccanica agricola di migliorare significativamente la qualità dei prodotti esistenti o di sviluppare dei manufatti innovativi. In particolare, la multifunzionalità dei rivestimenti consentirà ad industrie di immettere sui mercati prodotti dall altissima qualità, non raggiungibile da produttori esteri.il progetto ha dimostrato come l introduzione di tecnologie di coating avanzato in un settore, quello delle macchine agricole, caratterizzato da problematiche legate alla resistenza meccanica, presenza di estesi fenomeni corrosivi, perdita di funzionalità di componenti chiave nei dispositivi tecnologici, ecc., può consentire un generale innalzamento dei livelli qualitativi e di performance delle macchine Progetto Tractum 5

6 agricole con il rilevante vantaggio, rispetto alla concorrenza di paesi terzi, legato alla esclusività e all elevato livello di know how necessario alla applicazione delle nanotecnologie. Per maggiori informazioni: info@nanomach.it Progetto Tractum 6