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Pezzi combacianti
Di solito, quando si pensa a un paio di pezzi combacianti, si pensa a una coppia destra/sinistra, fronte/retro o sopra/sotto, dove i due pezzi sono diversi l’uno dall’altro. In alcune situazioni, tuttavia, i due pezzi autocombacianti possono essere identici. In altre parole, pezzi che possono essere conservati tutti assieme in un unico contenitore, estratti a due a due e quindi uniti. Tra i vantaggi di una simile progettazione autocombaciante vi è la riduzione dei costi di fabbricazione (poiché i pezzi possono essere prodotti con un unico stampo, invece di due o più) e dei costi di gestione dell’inventario.
Se è possibile produrre pezzi combacianti identici, è chiaramente logico farlo. Il problema, tuttavia, sta nella difficoltà di individuare pezzi potenzialmente combacianti. La geometria di tali pezzi varia da molto semplice a molto complessa. Ciò nonostante, una caratteristica sempre presente nella struttura assemblata è la simmetria centrale (in contrasto con la simmetria bilaterale o assiale). L’edizione inglese di Wikipedia definisce un oggetto dotato di simmetria centrale come segue: “oggetto che presenta lo stesso aspetto dopo una determinata quantità di rotazione”.
Prendiamo ad esempio la scatola assemblata illustrata nella Figura 1. Nella versione più semplice, come scatola rettangolare, il pezzo presenta una simmetria sia assiale, sia centrale. Con l’aggiunta di cerniere sulla parte posteriore e di serrature a scatto sulla parte anteriore, l’elemento assemblato mantiene la simmetria centrale, ma perde quella assiale. La collocazione di cerniere lungo il bordo posteriore e serrature a scatto lungo il bordo anteriore rendono questo pezzo autocombaciante.
Figura 1: è possibile utilizzare un unico stampo per creare una scatola, utilizzando una progettazione autocombaciante dove l’elemento assemblato presenta una simmetria centrale.
Se il progettista non avesse cercato di creare un pezzo autocombaciante, vi era la possibilità che venissero prodotti due pezzi diversi. Uno avrebbe avuto due corpi di cerniera e due battute di chiusura a scatto, mentre l'altro avrebbe avuto, rispettivamente, due perni e due riscontri. Ma avendo creato, in fase di progettazione, un unico pezzo comprendente ciascuno di questi elementi, il progettista ha eliminato la necessità di un secondo stampo. In base al disegno, unendo questi due pezzi il corpo di ciascuna cerniera (retro, a sinistra) si unisce al corrispondente perno sull’altra metà (retro, a destra), mentre la battuta della chiusura a scatto su ciascuna metà (fronte, a sinistra) si unisce al rispettivo riscontro sulla parte combaciante (fronte, a destra). Si ottiene così un unico pezzo che può essere utilizzato sia come metà superiore, sia come metà inferiore.
Un secondo esempio è il tubo a gomito illustrato nella Figura 2. Questo tubo piegato viene prodotto in due metà per consentirne la facile espulsione. I due pezzi vengono quindi uniti mediante bulloni per creare un tubo finale. Se il progettista avesse voluto consentire l’unione a scatto dei due pezzi, avrebbe potuto modificare il progetto, prevedendo un numero pari di connettori (maschio e femmina) su ciascun pezzo. Come nella scatola in Figura 1, quando un pezzo viene ruotato, i relativi connettori maschi si allineano con i connettori femmina del pezzo combaciante, consentendone l’unione a scatto.
Figura 2: è possibile unire due pezzi mediante bulloni per formare un tubo finito.
Un esempio più complesso è illustrato nella Figura 3. I riscontri sul lato destro del pezzo si allineano con i fori sul lato sinistro, consentendo l’unione a scatto di due pezzi identici e la formazione di un elemento completo.
Figura 3: questo pezzo a forma di chiave è la metà di un dispositivo medicale utilizzato nell’ambito di interventi chirurgici a invasività minima.
Sarebbe stato possibile progettare il dispositivo in modo da utilizzare un unico pezzo e non due. In tal modo, tuttavia, alcuni punti avrebbero presentato un notevole spessore, in violazione di alcune regole fondamentali della progettazione degli stampi a iniezione. In alternativa, per evitare simili problemi, sarebbe stato possibile assottigliare l’elemento monopezzo, ma tale soluzione avrebbe potuto incidere negativamente sulla maneggevolezza. La progettazione in due pezzi consente di mantenere le pareti sottili e facilmente stampabili e, al contempo, mantenere le forme arrotondate per una migliore maneggevolezza. Inoltre, risultando vuoto all’interno, il pezzo assemblato è leggero e riduce al minimo i costi per la resina.
Le opportunità di progettare pezzi autocombacianti sono relativamente rare. Le parti superiori e inferiori e quelle anteriori e posteriori solitamente svolgono funzioni diverse e sono progettate di conseguenza. Ma in presenza di un elemento simmetrico ottenibile mediante l’unione di due o più elementi, spesso per consentire all’interno di essere vuoto, la progettazione autocombaciante potrebbe essere applicabile. Solitamente, la sfida principale viene posta dalle superfici combacianti e dai connettori.
In tutti e tre i pezzi sopra illustrati, i bordi combacianti sono piani, ma non è sempre necessario che sia così. Va da sé che se un pezzo presenta un bordo sporgente, a questo dovrà corrispondere un bordo concavo sul pezzo combaciante ruotato, esattamente come avviene nell’allineamento dei connettori maschio e femmina. La realizzazione di questo allineamento inizia nella fase di sviluppo della progettazione e si conclude con il collaudo dei pezzi effettivi.
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