Motori auto, aumentano le prestazioni

Ridurre il peso del veicolo può contribuire a migliorare l'efficienza generale del veicolo e questo è uno dei motivi per cui molti produttori adottano blocchi motore in lega di alluminio in alternativa ai tradizionali blocchi in ghisa. Il vantaggio principale dell'alluminio è il peso ridotto. Ma poiché le tipiche leghe di alluminio per fusione non hanno caratteristiche simili alla ghisa in termini di usura, molte case automobilistiche si sono dedicate con particolare impegno alla progettazione di soluzioni in grado di risolvere i problemi tribologici determinati dall'uso di monoblocchi in alluminio. 
La soluzione classica è stata quella di inserire liners in ghisa nei cilindri dei monoblocchi in alluminio. In generale, questa soluzione può compensare le scarse proprietà tribologiche dell'alluminio. Lo svantaggio principale di una canna in ghisa consiste nelle sue proprietà termodinamiche e nella sua interfaccia con l'alluminio. Il problema non è solo la conduttività ma anche la capacità termica che può compromettere il mantenimento di temperature del pistone e della canna in grado di garantire una combustione ottimale. Quest'ultima potrebbe essere ulteriormente pregiudicata se l’interfaccia della canna con il materiale del blocco non è ideale, creando così punti di discontinuità fra la canna e il blocco. Questi punti possono quindi surriscaldarsi sul cilindro, portando a casi di preaccensione. Anche se l'inserimento della canna nel materiale del blocco è perfetto, la conduttività termica e la capacità termica possono comunque determinare prestazioni del motore non ottimali. 
Una soluzione più innovativa per affrontare questi problemi tribologici consiste nell'uso del rivestimento termico PTWA (Plasma Transferred Wire Arc) per rivestire i cilindri con il deposito controllato di un sottile strato di particelle metalliche fuse. Grazie al sistema SmartSprayComau il blocco motore in alluminio diventa una struttura monolitica che non riduce soltanto il peso finale del motore, ma ne aumenta anche le caratteristiche tribologiche, riducendo la dispersione di energia. Il sistema è disponibile in diverse configurazioni in base alle esigenze della linea di produzione.
Una fase critica nella realizzazione di un buon rivestimento termico spray è la preparazione della superficie del substrato. Esistono svariate tecniche di preparazione della superficie con notevoli differenze in termini di aderenza, facilità di applicazione e costi. Le tecniche più comuni per i blocchi di alluminio sono il Waterjet, mediante l’utilizzo di un getto d’acqua ad alta pressione, oppure la preparazione meccanica delle pareti attraverso l’utilizzo di un utensile da taglio. Entrambi i metodi hanno dimostrato un elevato livello di aderenza del metallo sul substrato di alluminio. 
In tutti i  processi di preparazione del substrato di alluminio, l’aderenza è in genere di 35-70 MPa, sebbene sia solitamente sufficiente qualsiasi valore superiore a 25 MPa. Adottando il metodo meccanico di preparazione del substrato con una alesatrice o un centro di lavorazione standard è possibile preparare una superficie resistente con minimi costi di lavorazione. 
La configurazione del processo è una variabile fondamentale nella realizzazione di una soluzione di rivestimento termico spray che può essere implementato su linee esistenti oppure nuove. 
Per aiutare le case automobilistiche a valutare con attenzione i propri obiettivi di produzione, sia in termini di prestazioni del motore che di investimenti, il sistema SmartSprayComau è stato progettato per assecondare le priorità di produzione e integrarsi perfettamente nei processi esistenti. Il motivo per cui la tecnologia Comau è sorprendentemente facile da realizzare, anche in una linea di produzione con volumi elevati, è che sostanzialmente sostituisce un processo con un altro. Il blocco rivestito evita l’applicazione dei processi necessari per inserire i liners in ghisa nella fusione di alluminio ed i relativi costi, questo snellisce e rende più efficiente il procedimento di fusione. Al contempo, la procedura di lavorazione del motore in alluminio con rivestimento PTWA è identica fino alle fasi di alesaggio finali. A questo punto, anziché eseguire l'alesaggio di finitura dei cilindri, questi vengono preparati meccanicamente e spruzzati con un sottile strato di 0,1-0,15 mm (spessore finale) di acciaio fuso. Dopo la spruzzatura, il processo continua con le consuete fasi di finitura del blocco motore. 
Che si tratti di progettare una linea nuova o di migliorare una linea esistente, le canne dei cilindri realizzate mediante rivestimento termico spray stanno diventando una soluzione fondamentale nella produzione di avanzati motori in lega leggera. Fra i numerosi vantaggi della tecnologia PTWA, rientra anche il fatto che i cilindri rivestiti al plasma hanno una maggior durata dei cilindri non rivestiti, e il trattamento può assicurare una riduzione fino a 0,5 kg per cilindro, in base alla struttura del motore. In termini di termodinamica e tribologia, la tecnologia PTWA garantisce la riduzione della rumorosità, delle vibrazioni e dell’attrito (NVH) e miglioramenti della dispersione termica, delle emissioni e dei consumi. Poiché è possibile rivestire facilmente i cilindri a partire da un diametro di 70 mm, nuovi modelli di motori possono essere integrati nella linea con minime modifiche alla cella di produzione PTWA. 
L'innovazione di processo applicata da Comau è una risposta all'evoluzione delle richieste del mercato automobilistico e delle relative regolamentazioni e mira ad aumentare l’efficienza produttiva dei costruttori di automobili. Grazie a oltre 40 anni di esperienza e a ingenti investimenti nella progettazione e nello sviluppo di soluzioni complete, Comau continua ad aiutare i clienti a rimanere competitivi, concentrando sempre più l'attenzione su nuovi materiali per ridurre il peso totale del veicolo e i consumi di carburante. Un altro modo di essere all'avanguardia nella cultura dell'automazione.