Per quanto riguarda il dimensionamento siamo intervenuti principalmente su tre parti:

Supporto pistone

Poichè il pezzo era stato realizzato in acciaio e a nostro avviso risultava sovradimensionato, abbiamo isolato il supporto dalla struttura e schematizzato le forze agenti e i vincoli. Su di esso risulta applicata un'unica forza, dovuta alla reazione del pistone sul sostegno.

Abbiamo realizzato uno schema di vincoli il più verosimile possibile ponendo degli incastri in corrispondenza delle sedi dei bulloni con cui il supporto è reso solidale al resto della struttura.

A questo punto, dopo aver convertito il modello 3D da file di Catia a file .stp, lo abbiamo importato in un software dedicato all'analisi FEM, nel nostro caso Abaqus 6.6-1.

Dopodichè, abbiamo riprodotto lo schema di vincoli e forze e abbiamo ripetuto l'analisi applicando prima alla geometria le proprietà dell'acciaio e poi quelle dell'alluminio.

Di seguito sono riportati i risultati dell'analisi:

La simulazione ci ha permesso di concludere che è possibile sostituire il componente con una lega di Alluminio. Vista la modesta entità degli sforzi presenti, non risultano imposizioni sul carico di snervamento.

Tale accorgimento ci ha permesso di ridurre la massa da 9,35 Kg a 6,19 Kg, con un risparmio di 3,16 Kg.

Supporto rotazione pinza

Tale componente ha il compito di sorreggere la pinza durante la rotazione con l'ausilio di due cuscinetti a rotolamento.

Visto che riportare lo schema delle forze sul supporto non era agevole, abbiamo ricondotto tutte le interazioni alle reazioni vincolari esercitate dai due cuscinetti secondo uno schema a parametri concentrati.

Le forze e i momenti agenti applicati all'albero sono stati: forza di spinta del pistone, forza peso del pistone, forza e coppia d'inerzia dovute alla rotazione della pinza e relativi momenti di trasporto.

Per il calcolo delle reazioni vincolari, abbiamo cercato distanze, posizione baricentri e valori delle masse da Catia.

A questo punto, abbiamo implementato il modello in Abaqus, realizzando l'analisi FEM prima con l'acciaio e poi con l'alluminio. Ancora una volta, abbiamo rappresentato i vincoli come degli incastri in corrispondenza delle sedi dei bulloni con cui il supporto è reso solidale alla slitta verticale.

Sono stati ottenuti i seguenti risultati:

L'analisi ha evidenziato che è possibile realizzare anche questo componente in lega d'Alluminio ammesso che sia garantito un carico di snervamento di almeno 130 MPa.

La massa del supporto pinza si è così ridotta da 7,65 Kg a 3,41 Kg con una diminuzione in peso complessiva tra pistone e pinza di 7,4 Kg.