Se le viti filettate finiscono nello spazio

La Stazione spaziale internazionale (ISS), dalla grandezza simile a quella di un campo da calcio, si trova a 400 km di altezza e vola a una velocità tale da sfidare la forza gravitazionale. Nel contesto di un progetto iniziato nel 2015, tre viti a ricircolo di sfere Carry di tipo KGE di Eichenberger Gewinde gestiscono l’aggancio in orbita del primo lancio del veicolo spaziale riutilizzabile “Dream Chaser”, che nel 2020 effettuerà l’ancoraggio alla ISS.

di Ursula Schädeli

Le viti a ricircolo di sfere (KGT) di Eichenberger Gewinde sono tra i sistemi di azionamento più utilizzati in molti settori. I vantaggi di tali sistemi risiedono principalmente nel loro elevato rendimento e nella loro efficienza energetica. La tecnologia dei mandrini Eichenberger è caratterizzata da una filettatura a rulli (formatura a freddo della superficie esterna delle parti tonde delle viti) che combina un’elevata capacità di carico e densità di forza con un’enorme dinamica e precisione. Spesso, le soluzioni per le applicazioni speciali più esotiche nascono da discussioni stimolanti. Nel 2015 è stato avviato a Burg, città dove ha sede Eichenberger, un progetto in collaborazione con il principale fornitore mondiale di prodotti per l’industria spaziale. L’obiettivo di tale cooperazione è quello di portare a termine, in occasione del primo lancio del veicolo spaziale riutilizzabile “Dream Chaser” nel 2020, il suo ancoraggio alla ISS. L’unità di docking “sicura al 300%” svolge un ruolo chiave a tal fine. Il cuore di questo sistema di accoppiamento è costituito da tre robuste viti a ricircolo di sfere anticorrosione, con coperchi frontali a ricircolo di sfere Carry di tipo KGE, 16 x 16. Agganciato al razzo Atlas V, il nuovo veicolo spaziale verrà lanciato in orbita attorno alla terra. Esso è in grado di volare con o senza equipaggio e di atterrare su qualunque pista di aeroporto normalmente adibita a traffico aereo. Lo spazioplano può ospitare al suo interno fino a sette astronauti. Ad esempio, il “Dream Chaser” potrà fungere da laboratorio di ricerca, trasportare persone o carichi nello spazio ed essere utilizzato per rimuovere i detriti spaziali in orbita. Tramite l’unità di docking, caratterizzata dalle viti a ricircolo di sfere Carry di Eichenberger, la navetta potrà agganciarsi in maniera assolutamente sicura alla Stazione spaziale internazionale. Questo laboratorio volante viaggia a 28.800 chilometri orari in assenza di gravità, impiegando solo 92 minuti per fare il giro del mondo.

L’ostacolo del vuoto
Il primo grande ostacolo da affrontare nel lancio di un missile con una estrema accelerazione e vibrazione è rappresentato dal vuoto. Esso influisce su tutto ciò che è liquido e può evaporare, compresi i lubrificanti.
I lubrificanti grassi che sulla terra sono allo stato solido, nel vuoto dello spazio evaporano, ed è per questo motivo che le parti mobili prive di lubrificazione sono soggette a una durata inferiore. La seconda sfida è rappresentata dalle temperature estreme: la temperatura dei componenti presenti in un’orbita terreste dipende dal materiale che viene irradiato.
L’unità di docking può raggiungere temperature comprese tra -50°C e +90°C. Inoltre, la luce ultravioletta, i raggi X, le particelle ad alta carica energetica e gli atomi atmosferici inquinano il materiale, che diventa più suscettibile alla corrosione.

Scongiurare corrosione e usura
Le caratteristiche prestazionali peculiari delle viti Carry di Eichenberger, con sistema a ricircolo di sfere integrato in materiale sintetico ad alte prestazioni, riescono a sfidare l’ambiente ostile dello spazio in maniera funzionalmente affidabile, senza il rischio di corrosioni o usura. Attraverso la filettatura a rulli nel processo di rullatura si generano geometrie molto dettagliate con una elevata rifinitura della superficie. Durante la rullatura, le fibre longitudinali del materiale, a differenza della molatura, della fresatura o della tornitura, non vengono tagliate, ma reindirizzate. Ne risulta una superficie compressa, levigata ed estremamente resistente, che conferisce alle viti un lungo ciclo di vita. Anche i valori di rugosità di circa 1,0 sui fianchi del filetto apportano un enorme vantaggio. Il coefficiente di attrito volvente per le sfere d’acciaio è di circa 0,0013 rispetto all’attrito radente di acciaio-acciaio (lubrificato) da 0,1 a 0,05. Le eccellenti proprietà di scorrimento delle viti a ricircolo di sfere rullate a freddo garantiscono un’abrasione minima e non consentono allo sporco di depositarsi. Grazie al nuovo trattamento Hard-Inox®-P, inoltre, è stato possibile soddisfare i più alti requisiti in termini di durezza superficiale e resistenza alla corrosione dell’acciaio inossidabile. In questo processo, le prestazioni della struttura del bordo in acciaio resistente alla corrosione aumentano notevolmente grazie alla nitrurazione ad alta temperatura (la durezza superficiale raggiunge 550 a 750 HV con una penetrazione di tempra da 0,1 a 1,0 mm). Il grande vantaggio risiede nell’aumento della durata e della stabilità del valore. Sarebbe ottimale conseguire una elevata capacità nel contrastare il ritardo e le variazioni dimensionali, nonostante il trattamento ad alta temperatura. Occorre pertanto ottenere una combinazione perfetta di durezza e precisione.

(Ursula Schädeli, Marketing, Eichenberger Gewinde AG).

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