Innovazione della fune di sollevamento per risolvere un problema

Banco di prova per la nuova fune di sollevamento Casar Lazerlift. Foto: WireCo Casar/Tadano

Con l'aumento delle esigenze di sollevamento, le innovazioni ingegneristiche nella progettazione delle funi, ad esempio la resistenza alla rotazione, stanno spingendo il settore verso una nuova era di affidabilità e prestazioni.

Oltre alla robustezza, il sollevamento di carichi pesanti richiede precisione, costanza e longevità. Per i produttori di gru globali come Tadano, queste esigenze sono aggravate da ambienti di lavoro sempre più estremi, in particolare nei progetti di energia rinnovabile, dove, ad esempio, l'altezza delle turbine eoliche continua ad aumentare.

I tipi di fune tradizionali stavano raggiungendo i loro limiti, soprattutto nelle applicazioni che prevedono cicli ripetitivi e avvolgimento multistrato. Era necessaria una nuova fune. Tadano si è rivolta al suo partner di lunga data per la fornitura di funi per trovare una soluzione. Ha iniziato a utilizzare una nuova fune, Casar Lazerlift, descritta come una fune di sollevamento di nuova generazione. Sviluppata da WireCo, è progettata per resistere alle sollecitazioni meccaniche del montaggio delle turbine eoliche e del sollevamento di carichi pesanti. Lazerlift offre una combinazione di elevata trazione, peso ridotto e comportamento di avvolgimento superiore, afferma l'azienda, segnando "un notevole cambiamento nel modo in cui le gru possono essere progettate per prestazioni e longevità".

Ingegneria contro il fallimento

L'avvolgimento multistrato è una sfida nota per i progettisti di gru. Nel montaggio di turbine eoliche, dove le operazioni comportano sollevamenti ripetitivi e ciclici per periodi prolungati, anche le funi progettate per alte prestazioni iniziano a mostrare un'usura prematura.

Gli ingegneri Tadano hanno osservato questi effetti in prima persona. "Per le gru mobili, un tiro elevato con un peso minimo e una durata accettabile è fondamentale per il successo, poiché non sono progettate per un funzionamento a ciclo di lavoro continuo", afferma Alfons Weckbecker, responsabile della progettazione delle gru cingolate presso Tadano. "Un tiro elevato riduce i necessari rinvii ed evita inefficienze nel sistema di rinvii. Un peso minimo del cavo riduce il peso dei bozzelli e di altri componenti correlati".

Il problema, tuttavia, si è aggravato quando i limiti di durata di funi esistenti come Eurolift e Starlift hanno iniziato a emergere in condizioni reali. "Ci siamo resi conto dei problemi di durata nell'avvolgimento multistrato", osserva Weckbecker. "Questo problema non è nuovo ed è noto alla maggior parte dei produttori di gru e funi. Purtroppo, questo non è il caso del calcolo degli effetti dell'avvolgimento multistrato nell'ultima versione della norma ISO 16625; sono molto insoddisfatto di questo aspetto dal punto di vista della standardizzazione".

La radice del problema risiede nell'interazione tra la progettazione della fune e le modalità di utilizzo. Carichi ciclici ripetuti, combinati con una geometria di avvolgimento stretta e carichi utili elevati, concentrano i punti di sollecitazione all'interno del corpo della fune. Nel tempo, ciò porta al degrado interno e alla rottura del filo, spesso molto prima che la fune raggiunga la sua capacità nominale. Il risultato è una durata utile più breve, cicli di manutenzione imprevedibili e, nei casi peggiori, una sostituzione prematura durante operazioni critiche.

Nonostante i ripetuti tentativi nell'ultimo decennio di trovare una soluzione, nessun fornitore era riuscito a soddisfare le esigenze di Tadano, afferma l'azienda. Sotto la pressione di un cliente per risolvere problemi di durabilità, Tadano si è rivolta a WireCo. Questa volta, la risposta è stata nettamente diversa.

Gru cingolata per carichi pesanti Tadano utilizzata per testare la nuova fune. Foto: WireCo Casar/Tadano

Pressione del test

Il team di sviluppo di WireCo stava già studiando il problema in modo indipendente ed era pronto con una proposta per test congiunti. "Hanno mostrato le loro ultime idee e hanno chiesto la possibilità di collaborare per testare questo nuovo sviluppo su una gru cingolata Tadano", ricorda Weckbecker.

Questa collaborazione si è concretizzata in un programma di test ciclici controllati, che ha replicato le condizioni operative del cliente e confrontato il comportamento di Lazerlift in termini di danni rispetto a tipi di fune precedenti. I risultati sono stati definitivi. Come previsto dagli esperti di WireCo nello sviluppo di funi metalliche speciali, la durata nell'ambiente di prova ha superato di gran lunga i cicli segnalati dal cliente prima del primo danno al cavo.

Non si è trattato di un miglioramento marginale. La differenza in termini di durata ha cambiato la visione di Tadano sulla selezione delle funi per impieghi gravosi. "Abbiamo deciso immediatamente di adottare questo tipo di fune nelle gru specializzate per il montaggio di mulini a vento, ovvero la CC 38.650-1 o la CC 78.1250-1", aggiunge Weckbecker. "Nei prossimi mesi e anni, osserveremo se la fune si dimostrerà valida nell'uso reale e poi decideremo se utilizzarla anche su altri tipi di gru".

La logica alla base di questa decisione è stata sia pragmatica che strategica. Non si trattava solo di affrontare una sfida attuale, ma anche di creare una piattaforma per i futuri modelli di gru, in grado di soddisfare le crescenti aspettative del mercato in termini di operatività, sicurezza ed economia operativa.

Efficienze e costi

La decisione di Tadano non riguardava solo la risoluzione di un problema tecnico. Si trattava anche di rimodellare l'economia del ciclo di vita delle operazioni delle gru. Nelle applicazioni ad alta intensità, ogni fune danneggiata comporta rischi, costi e tempi di fermo operativi.

"Ci aspettiamo che la fune Lazerlift migliori la durata della fune nell'avvolgimento multistrato in generale, soprattutto nelle applicazioni di sollevamento ciclico ripetitivo, e riduca il costo totale di proprietà della fune e della gru", spiega Weckbecker.

Le funi più durature non si limitano a ridurre i costi di sostituzione. Migliorano anche la prevedibilità operativa. Ogni sostituzione imprevista delle funi comporta tempi di fermo imprevisti delle gru, perdita di produttività e, spesso, un impatto negativo sulla reputazione. Nel mondo ad alto rischio della costruzione di infrastrutture e della logistica dell'energia eolica, queste interruzioni hanno conseguenze finanziarie concrete.

La maggiore durata di Lazerlift è intrinseca al suo design. La sua struttura combina trefoli interni con un'anima rinforzata e una caratteristica configurazione a 5+1 trefoli esterni. Questa geometria resiste alla pressione radiale e alla torsione interna che tipicamente degradano le funi con avvolgimenti multistrato. È inoltre progettata per mantenere la resistenza alla rottura anche sotto carichi ciclici elevati, garantendo che anche in condizioni estreme la fune mantenga le prestazioni e i livelli di sicurezza richiesti.

L'azienda sottolinea che le qualità sopra menzionate non vanno a discapito della maneggevolezza o della compatibilità. L'ingegneria di WireCo considera sistemi di avvolgimento a tamburo come la scanalatura Lebus, dove le tolleranze di diametro devono essere esatte. Le tolleranze di produzione vengono perfezionate per adattarsi perfettamente a tali vincoli, garantendo non solo la durata della fune, ma anche un comportamento prevedibile all'interno del sistema meccanico della gru.

Prestazioni difficili

Test dell'avvolgimento della fune Lazerlift in più strati su una gru cingolata Tadano. Foto: WireCo Casar/Tadano

Il successo del lancio di Lazerlift non è stato solo il risultato dell'innovazione di prodotto, ma anche della vicinanza e della collaborazione. Tadano e WireCo hanno mantenuto uno stretto rapporto tecnico per decenni, rafforzato dalla loro prossimità geografica in Germania. Questo allineamento si è rivelato fondamentale in un momento di urgenza.

"La collaborazione con WireCo, con sede a Kirkel-Limbach, vicino al nostro stabilimento, è solida e consolidata da decenni", afferma Weckbecker. "Ci supportano in ogni richiesta e problema. Per il problema descritto in precedenza, nessuno ha offerto una soluzione nell'ultimo decennio. Siamo quindi rimasti sorpresi che lavorassero sull'argomento da anni e siano stati in grado di offrirci questo nuovo sviluppo di funi quando eravamo sotto pressione".

Questo livello di reattività è un vantaggio raro in un settore in cui il ritmo dell'innovazione spesso non è all'altezza delle esigenze operative, afferma WireCo. Mentre molti fornitori hanno reagito alle sfide di Tadano con opzioni di prodotto standard, Wireco afferma di aver già previsto il problema e investito in una soluzione proattiva.

Il risultato non è solo una fune migliore, ma anche una base più solida per l'innovazione condivisa. Con Lazerlift che entra in produzione in serie e le prime gru che raggiungono l'impiego, entrambe le parti hanno ora un punto di riferimento su cui costruire. Il feedback dal campo darà forma alle iterazioni future. I dati reali perfezioneranno le specifiche. Un modello collaborativo collaudato fungerà da modello per lo sviluppo futuro dei prodotti.

Soluzione durevole

Per Tadano, l'introduzione di Lazerlift segna più di un semplice successo tecnico. È la conferma di valori ingegneristici a lungo termine, fiducia, test e progettazione di precisione. I miglioramenti prestazionali ottenuti nei test sono significativi. Tuttavia, il vero risultato è strategico: un prodotto che li posiziona per soddisfare le aspettative in continua evoluzione dei clienti nei settori dell'energia eolica, delle infrastrutture e dell'edilizia industriale pesante.

Per l'intero settore, Lazerlift è un promemoria del fatto che alcune delle innovazioni più importanti sono nascoste in bella vista. "Le funi di sollevamento potrebbero non essere protagoniste di fiere o presentazioni agli investitori, ma sono alla base dei meccanismi stessi di un sollevamento sicuro, efficiente e scalabile", afferma l'azienda.

L'altezza delle torri continua ad aumentare, il peso delle turbine aumenta e i tempi di implementazione si accorciano, quindi la pressione su ogni componente della gru aumenterà. Le funi che sopportano questi carichi dovranno sopportare carichi maggiori che mai. Lazerlift potrebbe stabilire un nuovo punto di riferimento.

È stato individuato un problema reale e Tadano ha convalidato una soluzione, implementandola dove era più importante.