Macchinari e Impianti –
Panoramica completa e prospettive future
L’ingegneria meccanica e impiantistica hanno sempre affascinato l’umanità, aprendo possibilità senza precedenti e migliorando la vita quotidiana delle persone con ogni nuova invenzione. Dove sarebbero oggi le persone senza automobili, navi, aerei, lavatrici o altre utili invenzioni?
Oggi l’ingegneria meccanica e l’ingegneria impiantistica sono una delle industrie più importanti della Germania e sono considerate un settore leader nell’esportazione e nell’innovazione. Negli ultimi decenni, il settore ha registrato un significativo aumento della domanda e una continua crescita della produzione. Anche le crisi globali, come quella finanziaria del 2008/2009 e la pandemia di Corona iniziata nel 2020, hanno dimostrato la forza e la stabilità dell’industria.
Oggi l’industria dei macchinari e dell’impiantistica si concentra soprattutto sulle sfide della digitalizzazione. Sebbene i nuovi processi di produzione digitale comportino anche compiti come la carenza di lavoratori qualificati o la sicurezza informatica, i vantaggi delle fabbriche intelligenti li superano. Questo garantirà al settore un ruolo pionieristico in futuro.
Cosa significa ingegneria meccanica?
L’ingegneria meccanica è una delle discipline ingegneristiche più complete. Il settore è stato, lo è, e continuerà a essere al centro del progresso tecnologico e ambientale. Inoltre, si occupa di una vasta gamma di sfide meccaniche, materiali e ambientali.
Le aziende che operano nel settore dell’ingegneria meccanica si occupano dello sviluppo, della costruzione e della produzione di macchine. Può trattarsi di macchine prodotte in grandi quantità, cioè in serie. Ma possono anche essere macchine prodotte in piccole quantità, fino a una singola unità. Queste possono avere dimensioni o gradi di complessità diversi. I progetti di ingegneria meccanica sono i classici progetti di sviluppo del prodotto, in cui i prodotti vengono sviluppati, progettati, costruiti e messi in produzione.
Ma cosa può essere incluso nella categoria dell’ingegneria meccanica, a parte i familiari mezzi di trasporto? Possono essere semplicemente tutti i dispositivi tecnici che svolgono una certa funzione nella nostra vita quotidiana, come cucine, attrezzature sportive, aerei, computer, motori di automobili, dispositivi medici o persino microsensori. La varietà è molto ampia.
Quali sfide quotidiane affronta l'ingegneria meccanica?
Gli ingegneri meccanici utilizzano le ultime scoperte della scienza e della ricerca per sviluppare dispositivi e sistemi di cui la società ha bisogno. La società odierna pone ulteriori sfide all’ingegneria meccanica, che sempre più spesso deve affrontare questioni quali:
- Come si possono sviluppare fonti di energia rinnovabili e allo stesso tempo efficienti per soddisfare il fabbisogno energetico della Terra?
- Come coniugare le esigenze di mobilità del futuro con un approccio ecologico?
- Come si possono migliorare le protesi e gli altri ausili per supportare le persone con disabilità motorie e rendere la loro vita quotidiana il più confortevole possibile?
- Come si possono sviluppare strumenti diagnostici innovativi che consentano la diagnosi precoce delle malattie?
- Come si possono combinare i principi della scienza dell’ingegneria meccanica con un bel design?
- etc.
Naturalmente, anche gli aspetti del triangolo della sostenibilità sono inclusi nello sviluppo di soluzioni alle domande qui menzionate. Gli ingegneri meccanici si preoccupano di combinare i tre pilastri della sostenibilità: l’ecologia, l’economia e le questioni sociali non sono svantaggiate nel corso dello sviluppo e della risoluzione dei problemi. Per raggiungere questo obiettivo, l’ingegneria meccanica collabora con altri dipartimenti come l’ingegneria ambientale e industriale.
Affinché le nuove invenzioni diventino realtà con l’aiuto dell’ingegneria meccanica, questo campo combina abilmente teoria e pratica. Pochi scienziati lo hanno detto così bene come José Ortega*: la scienza ha bisogno di cooperazione. Non si tratta di competizione, ma di cooperazione e sostegno reciproco.
L’ingegneria meccanica è quindi un’importante branca dell’ingegneria. Combina i fondamenti della fisica, della matematica e della scienza dei materiali per progettare, produrre e mantenere dispositivi meccanici. Anche le sotto discipline della costruzione, del controllo e della tecnologia di produzione rientrano in questo campo. È solo grazie a queste significative unificazioni delle varie discipline che l’ingegneria meccanica ha continuato a svilupparsi.
Che cos'è l'impiantistica?
La costruzione di impianti si occupa della progettazione, della realizzazione e della manutenzione di impianti tecnici. A seconda del tipo di impianto da progettare e costruire, la costruzione di impianti comprende diverse discipline tecniche. Queste possono essere, ad esempio, l’ingegneria di processo, l’ingegneria energetica, l’ingegneria delle forniture, l’ingegneria della produzione, l’ingegneria meccanica e l’ingegneria elettrica. Un impianto in sé è un’attrezzatura, un dispositivo, una macchina o anche un impianto su larga scala che supporta, facilita e accelera il lavoro quotidiano delle persone nell’industria.
Le aziende che si occupano di impiantistica sviluppano processi e li realizzano sotto forma di impianti. Di norma, i singoli componenti tecnici vengono utilizzati e combinati per formare un sistema complessivo in grado di svolgere un compito specifico. Spesso si tratta di impianti di ingegneria di processo o di tecnologia energetica.
Gli impianti sono solitamente creati come pezzi unici e combinano numerosi componenti come meccanica, idraulica, elettronica e software per formare un sistema completo. Ogni impianto nella costruzione di impianti è quindi un prodotto individuale su misura. Le aziende che si occupano di costruzione di impianti costruiscono impianti industriali personalizzati basati su processi di ingegneria di processo una o più volte all’anno.
Gli impianti di grandi dimensioni comprendono, ad esempio, progetti per centrali elettriche, impianti chimici, impianti metallurgici e laminatoi, cementifici, cartiere, nonché impianti per l’industria elettrica, per la lavorazione del legno e per l’estrazione di materie prime. In totale, il settore dell’impiantistica fornisce più di venti settori industriali diversi.
Quali sono le differenze tra ingegneria meccanica e impiantistica?
L’ingegneria meccanica si occupa dello sviluppo del prodotto, mentre i progetti di ingegneria impiantistica sono finalizzati alla progettazione del processo. Utilizzano macchine o prodotti tecnici già disponibili. A differenza dei progetti di ingegneria meccanica, i progetti di ingegneria impiantistica non prevedono lo sviluppo di prodotti, ma piuttosto la progettazione di processi e procedure e la combinazione di componenti tecnici per lo più già esistenti.
L’ingegneria meccanica e l’ingegneria impiantistica sono un settore dinamico con un alto grado di innovazione. In quanto settore trasversale e leader tecnologico in molti campi, integrano le ultime scoperte in macchine, impianti e prodotti. Forniscono a quasi tutti i settori dell’economia le tecnologie di produzione necessarie e fungono da motore per l’innovazione.
Le principali differenze tra ingegneria meccanica e impiantistica sono:
I progetti di ingegneria impiantistica si svolgono presso la sede del cliente, mentre i progetti di ingegneria meccanica si svolgono solitamente in azienda.
Nell’impiantistica, i clienti determinano i requisiti per il progetto in base alle loro esigenze. Nei progetti di ingegneria meccanica, invece, è il mercato a determinare quali prodotti sono necessari, e la domanda di prodotti deriva ugualmente dalle esigenze dei clienti.
Nei progetti di ingegneria meccanica, nulla funziona senza una comunicazione impeccabile all’interno del team di progetto. Nell’impiantistica, invece, la comunicazione si compone di comunicazione interna ed esterna, tra l’azienda e il cliente.
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Le tappe storiche dell'ingegneria meccanica e impiantistica
Nel corso dell’industrializzazione, iniziata in Germania nel 1830, nacque anche l’ingegneria meccanica. Tuttavia, questa data non rappresenta affatto l’inizio dell’ingegneria meccanica e impiantistica. I primi prototipi di ingegneria meccanica e impiantistica sono in realtà antichi quanto l’uomo. Già all’età della pietra esistevano asce manuali che consentivano di tagliare, grattare e raschiare.
La Mesopotamia era un luogo di civiltà avanzate. I primi ingegneri lavoravano lì: impararono a leggere, scrivere e calcolare. Grazie a questa educazione, scoprirono il piano inclinato o la ruota. A sua volta, la diffusione dell’educazione meccanica avvenne nell’antichità. Oggi questa materia è alla base dell’ingegneria.
Nel Medioevo, mulini a vento e mulini ad acqua erano presenti in quasi tutta Europa. Essi costituivano la più importante fonte di energia. Inoltre, i mugnai* impararono molto sugli elementi di trasmissione meccanica. Alla fine del Medioevo, la meccanica di precisione apparve sulla scena come un ramo innovativo dell’industria.
* Il falegname era una professione artigianale secolare che negli anni ’50 era ancora una professione di apprendistato nella Repubblica Federale Tedesca, prima di essere fusa con il costruttore di macchine durante la riorganizzazione. I montatori erano costruttori di impianti universali (costruttori di macchine) che in passato venivano chiamati anche “dottori dei mulini” su base regionale. Dovevano essere meccanici, oltre che falegnami e ingegneri idraulici. (Fonte: Wikipedia)
Nell’epoca del Rinascimento, Leonardo da Vinci era considerato un importante inventore di numerose macchine. All’inizio del XVIII secolo, Thomas Newcomen costruì il primo motore a vapore in Inghilterra e James Watt lo migliorò. L’ingegneria meccanica avanzata esisteva in Inghilterra nel XIX secolo. Nel 1818 fu fondata la prima associazione degli ingegneri. Altre nazioni industriali seguirono l’esempio.
All’inizio del XIX secolo, in Germania furono fondate scuole politecniche che, nel corso del tempo, si trasformarono in istituti tecnici. In Germania, i più importanti fondatori dell’ingegneria meccanica furono Karl Karmarsch, Ferdinand Redtenbacher e Franz Reuleaux. Si occuparono di motori a vapore e macchine utensili. Oltre che di meccanica e tecnologia di produzione.
All’inizio del XX secolo, un titolo accademico era un requisito fondamentale per gli ingegneri. Rudolf Diesel – un giovane aspirante studente – aveva sviluppato il motore diesel. In quel periodo si stava diffondendo l’ingegneria meccanica industriale. Macchine da cucire, biciclette, automobili e aeroplani sono opere che segnano pietre miliari nella storia dell’ingegneria meccanica. Ancora oggi, alcune di queste invenzioni – come le automobili e gli aerei – sono importanti. Solo che sono costantemente sottoposte a nuovi processi di miglioramento.
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Panoramica del settore: I mercati e le aree di applicazione più importanti dell'ingegneria meccanica e impiantistica
Solo in Germania, quasi 6.700 aziende appartengono al settore dell’ingegneria meccanica e impiantistica. Sono datori di lavoro molto popolari e impiegano oltre un milione di persone. La maggior parte delle aziende opera nei seguenti settori:
- Macchine utensili
- Tecnologia di azionamento
- Finanziamento
La costruzione di impianti rappresenta il 60% della produzione industriale in Germania. Da essa dipendono diversi settori industriali, descritti più dettagliatamente di seguito.
- Industria di processo (ad es. chimica, petrolchimica, cartaria, alimentare)
- Industria energetica (ad es. produzione di energia, industria petrolifera e del gas)
- Ingegneria meccanica e impiantistica (ad es. fabbricazione di macchinari e attrezzature per la produzione)
- Industria automobilistica
- Industria aerospaziale
- Industria delle costruzioni (ad es. produzione di macchinari per l’edilizia)
- Navigazione (ad es. produzione di motori e macchinari marini)
- Agricoltura (ad es. produzione di macchine agricole)
- Industria dell’imballaggio (ad es. produzione di macchine per l’imballaggio)
- Tecnologia medica (ad es. produzione di dispositivi e attrezzature mediche)
- Ingegneria elettrica (ad es. produzione di motori elettrici, trasformatori, quadri elettrici)
- Industria dei metalli e della lavorazione dei metalli (ad es. produzione di macchine utensili, presse, laminatoi)
L’industria di processo opera nei seguenti settori:
- Cibo
- Carta
- Chimica
- Petrolchimica
Le aziende dell’industria di processo devono fare affidamento al 100% sui prodotti e sui materiali se vogliono produrre in modo economico. Nell’industria chimica e petrolchimica, i requisiti sono estremamente elevati. Questo perché nell’industria di processo vengono utilizzati mezzi corrosivi e abrasivi. Inoltre, non sono rare le temperature che superano i 1.000 gradi Celsius.
Di conseguenza, le elevate esigenze dell’industria di processo sono una condizione necessaria. Solo così questo settore industriale può garantire un’elevata qualità dei prodotti e un’alta sicurezza per le persone e l’ambiente. Le guarnizioni, gli isolamenti e i giunti di dilatazione sono delle sottigliezze, ma creano un grande risultato. Senza questi prodotti, né l’industria chimica né quella petrolchimica potrebbero funzionare. Lo stesso vale per l’industria della carta e del legno. Perché l’isolamento e la sigillatura delle apparecchiature di processo termico nell’industria della carta, del legno e della cellulosa funzionano come un dettaglio appena percettibile con un effetto enorme.
L’industria alimentare, che è una sottocategoria dell’industria di processo, evidenzia l’importanza di questo settore. L’industria di processo è quindi un’industria esistenziale, ma non abbastanza valorizzata. Dopo tutto, le persone, con il loro attuale tenore di vita, dipendono dai prodotti che l’industria di processo – soprattutto quella alimentare – produce. Inoltre, l’industria alimentare è in costante cambiamento. Nel processo, le persone stanno diventando più consapevoli dell’alimentazione consapevole: meno carne o niente carne è il motto. La tendenza è cambiata da vegetariana a vegana. Una salsiccia vegana e un cioccolato vegano hanno bisogno di nuove ricette, che stanno diventando realtà con l’aiuto dell’industria di processo nel settore alimentare.
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Oltre all’industria alimentare, anche l’industria energetica sta subendo una notevole trasformazione. La generazione di energia è sempre incentrata sull’aspetto della sostenibilità. Oltre alle fonti di energia rinnovabili come il vento e il sole, anche l’idrogeno è adatto come fornitore di energia. L’obiettivo è quello di staccarsi gradualmente dal petrolio e dal gas. Le ragioni del desiderato distacco da queste materie prime sono molteplici:
- Aumento dei gas serra
- Dipendenza dai fornitori
- Risorse limitate, soprattutto il petrolio
- Solo i “ricchi” ne beneficiano
- Alto potenziale di conflitto
A causa degli svantaggi sopra menzionati, l’industria energetica sta cercando febbrilmente delle alternative: non per niente l’elettricità verde, le centrali solari ed eoliche e l’idrogeno stanno ricevendo un nuovo tipo di attenzione. Questo vale sia per le aziende che per le famiglie. Non solo il riscaldamento globale, ma anche la natura limitata delle fonti energetiche fossili stanno costringendo l’industria energetica a ripensarsi. Le aziende responsabili che utilizzano ancora petrolio e gas per la produzione di prodotti e per la fornitura di servizi stanno anche accarezzando l’idea di utilizzare le materie prime fossili per produrre prodotti neutrali dal punto di vista climatico.
Le macchine e gli impianti sono composti da numerose parti individuali, anch’esse realizzate in materiali diversi. La differenza principale tra la produzione di macchine e piante è che le macchine hanno solitamente componenti mobili, mentre le piante non ne hanno. Inoltre, anche le parti funzionanti della macchina possono essere chiamate macchine.
La categoria della fabbricazione di macchine comprende la produzione di macchine utensili, strumenti di precisione e la fabbricazione di sistemi di impianti. Questo ramo dell’industria è soggetto a una forte forza innovativa. La costruzione di macchine e impianti, infatti, è in grado di affrontare ogni giorno compiti nuovi e più complessi, con un elevato livello di comfort per l’utente.
In Germania, il settore automobilistico è l’industria più importante in termini di fatturato. Tuttavia, è soggetto a forti fluttuazioni. I dati di vendita fluttuano a seconda della domanda. Le crisi economiche causano un calo ciclico della domanda. Tuttavia, le crisi fungono anche da riorientamento o, meglio, da nuovo inizio. Perché a un minimo segue sempre un massimo. Almeno questo è vero per l’industria automobilistica. In media, nel 2021, 786.000 persone erano impiegate nell’industria automobilistica in Germania. Inoltre, il fatturato annuo dell’industria automobilistica ammontava a circa 411 miliardi di euro. I maggiori produttori di automobili sono:
- USA
- Cina
- Giappone
- Corea
- Germania
Nell’industria automobilistica tedesca, la produzione di autovetture è al centro. Nel 2021 sono stati prodotti più di 3 milioni di autovetture. Tuttavia, l’industria sta subendo un’importante trasformazione. La tendenza è verso la sostenibilità, le auto elettriche e l’idrogeno verde come fornitore di energia. Lontano dalle materie prime fossili e verso le energie rinnovabili.
Negli ultimi 25 anni, l’industria aerospaziale ha quintuplicato il proprio fatturato. L’attuale fatturato annuo dell’industria aerospaziale è di 41 miliardi di euro. Dal 2002 l’industria è in rapida crescita. Questo apre nuove prospettive, soprattutto per gli ingegneri. Tuttavia, questo settore è un’industria di piccole dimensioni. Lo dimostra almeno un confronto diretto tra l’industria aerospaziale e le industrie meccaniche ed elettriche. Tuttavia, l’industria aerospaziale è una delle più innovative e allo stesso tempo più potenti della Germania. Secondo i calcoli, il numero di passeggeri triplicherà entro il 2050, il che significa che il traffico aereo aumenterà e farà progredire l’industria.
L’industria delle costruzioni produce macchine per l’edilizia. Si tratta di un ampio settore dell’ingegneria meccanica. Le diverse attrezzature che rientrano nella categoria dell’industria delle costruzioni comprendono:
- Unità finali
- Draghe a stazionamento, mobili, piatte e ad aspirazione
- Apparecchiature per la perforazione, la parete diaframmatica e il trasporto
- Macchine per il trasporto e la lavorazione di calcestruzzo e malta
- Apparecchiatura di sollevamento
- Attrezzature per la palificazione e la trafilatura
- Attrezzature per la costruzione di strade
- Attrezzature per la costruzione di fognature e condotte
- Attrezzature per la compattazione e il tunnelling
- Compressori e attrezzature per la pulizia
L’industria delle costruzioni ha bisogno di un’infrastruttura nazionale e internazionale ben funzionante. L’industria delle costruzioni dipende da una buona cooperazione transfrontaliera perché si basa su mercati aperti. Le macchine speciali non sono disponibili ovunque. Tuttavia, possono essere consegnate alle regioni solo se i mercati aperti e la razionalità economica vanno di pari passo con la stabilità politica.
L’industria navale è indispensabile per il commercio mondiale, poiché oltre il 90% delle merci scambiate nel mondo arriva a destinazione via nave. L’economia marittima, compresa la cantieristica, è di enorme importanza per la globalizzazione.
I cantieri tedeschi svolgono un ruolo indispensabile nella costruzione di navi speciali, come navi da carico, navi da lavoro, yacht di lusso e navi da crociera. Si tratta di un mercato di nicchia, sul quale però si sta concentrando anche la Cina. Per questo motivo, anche l’Ufficio federale per l’economia e il controllo delle esportazioni intende rendere più competitiva l’economia marittima tedesca. I finanziamenti sono uno strumento per perseguire con successo questo obiettivo.
Essendo un settore scosso da crisi, l’industria navale è sottoposta a forti pressioni. I cantieri possono garantire la loro sopravvivenza solo se si spingono in avanti con l’ingegneria meccanica innovativa: Navi più efficienti, che emettono meno CO2 e hanno una propulsione alternativa giocheranno un ruolo ancora più importante in futuro.
Per il settore agricolo e forestale, l’industria delle macchine agricole produce macchine indispensabili. Gli agricoltori e i forestali dipendono da loro per svolgere il loro lavoro quotidiano. Nel complesso, questo settore mostra uno sviluppo stabile e positivo, nonostante la volatilità dei prezzi dei cereali e del latte. Ma cosa comprende l’industria della produzione di macchine agricole? L’industria produce le seguenti macchine e i relativi componenti:
- Trattori
- Falciatrici
- Aratri
- Trattori agricoli e forestali
- Mietitrici
- Macchine per la lavorazione del terreno
- Parti di macchine, apparecchi e attrezzature
Questo settore è vario e coronato da un successo permanente, perché la produzione di macchine per l’agricoltura garantisce l’accesso a una forza lavoro altamente qualificata. Inoltre, la costruzione di impianti in questo settore richiede lavoratori qualificati in grado di implementare i progressi tecnologici in linea con la digitalizzazione e l’aspetto della sostenibilità. Inoltre, in questo settore domina un’intensa concorrenza, motivo per cui lo sviluppo di nuove tecnologie e macchine in combinazione con la digitalizzazione rappresenta un immenso vantaggio competitivo.
L’industria dell’imballaggio è caratterizzata da un’immensa diversità. Questo perché l’industria produce diversi tipi di macchine per il confezionamento. I seguenti tipi di macchine sono tra i più comuni nella pratica:
- Macchine per il riempimento di contenitori
- Blister
- Imballatori e disimballatorei
- Avvolgitori e svolgitori
- Etichettatrici
- Pallettizzatori
- Cartonatrici
In generale, il settore degli imballaggi è uno di quelli in forte crescita. Questa tendenza è dovuta a diversi fattori. Dopo tutto, l’imballaggio è una parte indispensabile dell’infrastruttura odierna. Il trasporto globale delle merci avviene solo con l’aiuto di imballaggi di ogni tipo. Le materie prime e le merci dipendono da imballaggi sicuri. La crescita del settore degli imballaggi è assicurata dalle aspirazioni internazionali delle aziende.
Macchine per il confezionamento in tutto il mondo: un fornitore specializzato in sistemi di confezionamento per l’industria alimentare e farmaceutica utilizza M4 PLANT per servire i propri clienti in modo flessibile.
I dispositivi e le apparecchiature mediche moderne sono un motivo importante per cui la tecnologia medica sta avanzando a un ritmo rapido. La diagnosi precoce delle malattie che si verificano all’interno del corpo è possibile solo grazie a macchine che scansionano il corpo dall’esterno o lo esaminano dall’interno. Nella tecnologia medica, l’ingegneria meccanica e l’ingegneria impiantistica sono strettamente interconnesse.
Esiste una simbiosi tra la tecnologia medica e l’ingegneria meccanica e impiantistica. Questo perché le discipline dipendono l’una dall’altra. In quest’ottica, la tecnologia medica stimola la costruzione di macchine utensili. Ciò deriva dal fatto che la tecnologia medica richiede nuovi prodotti e quindi stimola l’innovazione nell’ingegneria meccanica e impiantistica.
Nell’era della digitalizzazione, i produttori di macchine e sistemi per la tecnologia medica si trovano di fronte a una sfida particolare: è possibile produrre in modo produttivo e affidabile parti mediche personalizzate con un sistema di autoregolazione? È possibile, ma questo progetto funziona solo con un inevitabile sforzo intensivo. Tuttavia, i sistemi di autoregolazione sono in aumento. Funzionano sulla base dei dati. Con l’aiuto delle catene di processo e del perfetto collegamento in rete delle singole parti del modulo, i sistemi autoregolanti semplificano la vita quotidiana nella tecnologia medica.
Pertanto, per l’ingegneria impiantistica e per l’ingegneria meccanica, la medicina è un settore che offre ancora un grande potenziale di sviluppo. L’ingegneria meccanica e impiantistica e la tecnologia medica sono sempre alla ricerca di ulteriori sviluppi.
Produttore di tecnologia medica. Terumo Corporation è un produttore globale di tecnologia medica, in particolare per le malattie cardiovascolari, e produce prodotti per gli ospedali e per l’assistenza medica a domicilio.
Quando una macchina si avvia premendo un pulsante, di solito dietro c’è un motore elettrico. Questo vale sia per i grandi che per i piccoli elettrodomestici: Lavatrici, tapparelle, porte di garage, elettrodomestici da cucina, spazzolini da denti elettrici. Nascosti, silenziosi e poco appariscenti, i motori elettrici svolgono la loro attività. Nel frattempo, i motori elettrici – almeno nell’ingegneria meccanica e impiantistica – sono più che mai al centro dell’attenzione. Perché stanno per sostituire il classico motore a combustione nei veicoli a motore. Possono fare molto di più che generare energia meccanica.
Anche i trasformatori sono una parte importante dell’ingegneria elettrica. Sono importanti componenti elettronici in grado di convertire una tensione alternata. Con l’aiuto di un trasformatore, una tensione più alta può essere trasformata in una tensione più bassa. Di norma, il trasformatore è costituito da due bobine di filo di rame che si trovano su un nucleo di ferro.
I quadri elettrici svolgono un altro ruolo importante nell’ingegneria elettrica. Insieme ai trasformatori, assicurano il futuro di queste industrie ormai essenziali. Questo apre costantemente nuove possibilità all’ingegneria meccanica.
Siemens T&D produttore di quadri elettrici isolati in gas: Siemens Transmission & Distribution (T&D) risponde alle attuali sfide della fornitura di energia elettrica con quadri elettrici isolati in gas (GIS) e sistemi ad alta tensione chiavi in mano.
L’industria che produce macchine utensili è gigantesca. Perché le macchine prodotte qui possono essere utilizzate per svolgere i seguenti compiti:
- Foratura
- Tornitura
- Fresatura
- Saldatura
- Satinatura
Questo settore comprende anche la produzione di macchine utensili, necessarie per la lavorazione di tutti i materiali, raggi laser, archi di plasma, onde ultrasoniche e impulsi magnetici. Tuttavia, gli utensili a guida manuale con azionamento a motore non rientrano nell’industria delle macchine utensili.
Tuttavia, l’industria delle macchine utensili sta affrontando grandi sfide perché ha bisogno di soluzioni di digitalizzazione per competere sul mercato.
Produttore di utensili di precisione: OERTLI è conosciuta in tutto il mondo per gli utensili di alta qualità ed è particolarmente attiva nel campo degli utensili speciali specifici per il cliente e per le macchine per la lavorazione del legno e delle materie plastiche.
Sfide e tendenze dell'ingegneria meccanica e impiantistica
Le tre principali sfide che l’industria meccanica e impiantistica deve affrontare sono:
Carenza di competenze
Digitalizzazione
Sostenibilità
Il settore della meccanica e dell’impiantistica sta vivendo una forte carenza di lavoratori qualificati e la situazione non lascia sperare in un miglioramento. Di conseguenza, si verificano interruzioni della produzione e talvolta forti perdite di fatturato. Oltre alle perdite finanziarie, c’è un’enorme perdita di competenze. Questo perché i lavoratori esperti e di lunga data nel campo dell’ingegneria meccanica e impiantistica portano in pensione le conoscenze acquisite. Semplicemente, non hanno o hanno troppo pochi colleghi più giovani a cui trasmettere la loro esperienza. I nuovi dipendenti hanno bisogno di tempo per acquisire questo livello di conoscenze. Tuttavia, poiché il tempo è denaro, le aziende spendono molte risorse finanziarie per la formazione dei nuovi specialisti.
Oltre al tempo, i beni più importanti dell’industria comprendono oggi altri due beni: i dati e la digitalizzazione. Questo perché la trasformazione digitale ha una notevole influenza sulla produzione. Mette in rete persone, macchine, prodotti e aziende tra loro. Questo accelera i processi di lavoro. Diventano più intelligenti, più precisi e più efficienti. Chi non tiene conto dell’importanza della digitalizzazione nell’ingegneria meccanica e impiantistica non solo perderà la battaglia contro la concorrenza, ma nel peggiore dei casi la sua stessa esistenza. C’è infatti il rischio che le aziende del settore impiantistico non riconoscano le opportunità di nuovi campi di attività derivanti dall’Industria 4.0, o che le riconoscano troppo tardi. Non va inoltre sottovalutato il rischio che nuovi concorrenti provenienti da altri settori acquisiscano influenza nell’impiantistica. Ad esempio, la crescente importanza dei servizi basati sui dati può offrire agli esterni l’opportunità di costruire un know-how rilevante per il settore e di sottrarre parte della creazione di valore all’impiantistica classica.
Il cosiddetto Green Deal dell’UE persegue l’obiettivo di ridurre a zero le emissioni nette di gas serra entro il 2050. L’ingegneria meccanica svolge un ruolo importante in questo progetto. Perché l’obiettivo può essere raggiunto solo con impianti, macchine e innovazioni di processo efficienti. Dopo tutto, l’ingegneria meccanica e impiantistica ha una grande influenza su numerose dimensioni della sostenibilità. Si parte dall’uso dell’energia, si prosegue con il consumo di acqua e si finisce con le emissioni di gas serra. Pertanto, il settore dell’ingegneria meccanica può fungere da motore per la produzione di prodotti sostenibili.
CAD Schroer offre diverse soluzioni di progettazione per l’ingegneria meccanica e impiantistica. Che si tratti della pianificazione di un impianto o del layout di una fabbrica, compresa l’installazione delle macchine, c’è qualcosa per ogni azienda.
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I più importanti processi produttivi e le tecniche di fabbricazione dell'ingegneria meccanica e impiantistica
L’ingegneria meccanica e impiantistica è caratterizzata da una varietà di processi produttivi e tecniche di fabbricazione. Ecco alcune delle più importanti:
- Tornitura: Un pezzo viene lavorato al tornio ruotandolo e lavorandolo con un utensile.
- Fresatura: un pezzo viene lavorato con una fresa per dargli forma o per eseguire un trattamento superficiale.
- Foratura: Un foro viene praticato in un pezzo, sia con una macchina perforatrice che con un utensile di perforazione.
- Saldatura: due parti vengono unite saldandole attraverso un processo termico.
- Levigatura: una superficie viene rimossa per ottenere una superficie liscia o per ottenere un’esatta precisione dimensionale.
- Punzonatura: Un pezzo viene lavorato con una punzonatrice o un utensile di punzonatura per ottenere la forma desiderata.
- Stampaggio a iniezione: una plastica liquida viene iniettata in uno stampo per produrre un pezzo.
- Fusione: Il metallo liquido viene versato in uno stampo per produrre un pezzo.
- Fucinatura: un pezzo viene deformato ad alta pressione e temperatura per dargli la forma desiderata o per aumentarne la resistenza e la durezza. È una delle tecniche di produzione più antiche e viene spesso utilizzata per materiali come l’acciaio e altre leghe metalliche.
- Assemblaggio: in questo processo, diverse parti vengono messe insieme per formare un’unità.
Questi sono solo i processi produttivi e le tecniche di fabbricazione più importanti dell’ingegneria meccanica e impiantistica. Vengono utilizzati soprattutto per produrre i singoli componenti di una macchina o di un impianto.
Conclusione
Poiché nulla è costante come il cambiamento, è logico che l’ingegneria meccanica e impiantistica sia soggetta a continui cambiamenti. La digitalizzazione svolge un ruolo indispensabile in questo settore. Promuove una produzione efficiente, veloce, precisa e intelligente. La crescente pressione competitiva, l’aumento della complessità e delle richieste dei clienti richiedono un elevato grado di flessibilità, anche nella costruzione di macchine e impianti. Tuttavia, nell’era della digitalizzazione, queste sfide possono essere affrontate in modo eccellente con il giusto software di ingegneria meccanica e impiantistica.
Grazie a un software adeguato, è garantita una pianificazione precisa della produzione. Questo, a sua volta, garantisce una maggiore sicurezza. Inoltre, in questo modo è possibile impiegare le risorse in modo più mirato. Con l’aiuto di un software di ingegneria meccanica, si ottiene anche un perfetto utilizzo del personale. Inoltre, i pratici sistemi software garantiscono il miglior comfort possibile, oltre a un elevato livello di affidabilità del processo. Un groupware integrato può assegnare i compiti giusti a determinati progetti e trasmetterli ai dipendenti responsabili.
La digitalizzazione sta prendendo il sopravvento anche nell’ingegneria meccanica e impiantistica. Ha il potere di perfezionare tutti i processi e quindi di ottenere il massimo risultato con un input minimo. Gli errori di pianificazione e i rischi si spostano così in un futuro lontano. Inoltre, il software che controlla i processi produttivi nella costruzione di macchine e impianti accelera la realizzazione dei prodotti.
L’ingegneria meccanica e quella impiantistica sono entrambe tra le industrie più importanti della Germania e sono considerate leader nelle esportazioni e nell’innovazione. Entrambe le industrie sono un ramo dell’ingegneria. L’ingegneria meccanica si concentra sulla costruzione e sul funzionamento delle macchine, mentre l’ingegneria impiantistica si occupa della costruzione, della manutenzione, della riparazione e dell’ispezione di impianti industriali come le centrali elettriche o gli impianti di produzione di energia. I progetti di ingegneria meccanica sono progetti classici in cui i prodotti vengono sviluppati, progettati e realizzati. I progetti di ingegneria impiantistica, invece, utilizzano singoli componenti tecnici per sviluppare processi che vengono poi implementati sotto forma di impianti.
L’ingegneria meccanica è una delle discipline ingegneristiche più complete. Questo settore è stato, è e continuerà ad essere al centro del progresso tecnologico ed ecologico. Le aziende che operano nel settore dell’ingegneria meccanica si occupano dello sviluppo, della costruzione e della produzione di macchine. Può trattarsi di macchine prodotte in grandi quantità, cioè in serie. Ma possono anche essere macchine prodotte in piccole quantità, fino a una singola unità. Queste possono avere dimensioni o gradi di complessità diversi. I progetti di ingegneria meccanica sono i classici progetti di sviluppo prodotto in cui i prodotti vengono sviluppati, progettati e realizzati. È qui che un software CAD professionale come M4 DRAFTING fornisce un supporto.
L’impiantistica si occupa della progettazione, della realizzazione e della manutenzione di impianti tecnici. Per la costruzione degli impianti vengono utilizzati strumenti professionali, come il software di costruzione di impianti M4 PLANT . Le aziende che si occupano di impiantistica sviluppano processi e li realizzano sotto forma di impianti. Di norma, i singoli componenti tecnici vengono utilizzati e combinati per formare un sistema complessivo in grado di svolgere un compito specifico. Spesso si tratta di impianti nell’ingegneria di processo o nella tecnologia energetica. Un impianto può essere un’apparecchiatura, un dispositivo, una macchina o un impianto su larga scala che supporta, facilita e accelera il lavoro quotidiano delle persone nell’industria.
Le principali applicazioni dell’ingegneria meccanica e impiantistica sono la costruzione di macchine, impianti e componenti per la realizzazione dei prodotti desiderati. Alcune delle principali applicazioni dell’ingegneria meccanica e impiantistica comprendono processi produttivi come la lavorazione dei metalli, la lavorazione delle materie plastiche, la lavorazione del legno, le macchine utensili, la produzione e la raffinazione di prodotti chimici, la lavorazione e il confezionamento degli alimenti, i processi di trattamento delle superfici come la verniciatura o la placcatura; le centrali elettriche per la produzione di elettricità; i sistemi di approvvigionamento idrico; la gestione dei rifiuti. Inoltre, l’ingegneria meccanica e impiantistica è responsabile della gestione delle attività di manutenzione degli impianti industriali.
Una delle maggiori sfide dell’ingegneria meccanica e impiantistica è quella di tenere il passo con la rapida evoluzione della tecnologia. Gli ingegneri meccanici devono essere sempre al passo con gli ultimi progressi nel loro campo, dovendo progettare e costruire costantemente nuove macchine e sistemi che siano ancora più efficienti, affidabili ed economici. Infine, gli ingegneri meccanici devono spesso lavorare con budget limitati quando progettano macchine o sistemi senza compromettere la qualità o l’affidabilità: ciò richiede un attento equilibrio tra la soddisfazione delle esigenze dei clienti e il contenimento dei costi.
La digitalizzazione dell’industria dei macchinari e delle attrezzature offre numerosi vantaggi, dal miglioramento dell’efficienza alla riduzione dei costi e a una migliore comprensione delle esigenze dei clienti. In primo luogo, i sistemi digitali possono contribuire a ridurre i costi associati ai processi manuali, snellendo le attività amministrative come la registrazione e l’inserimento dei dati. Inoltre, i processi basati sulla carta possono essere sostituiti da sistemi digitali più sicuri che riducono il rischio di errori causati dalla gestione manuale. Infine, i sistemi digitalizzati consentono alle aziende di rispondere rapidamente alle mutevoli condizioni di mercato, adattando rapidamente i processi o i servizi per soddisfare le richieste dei clienti.
L’ingegneria meccanica e impiantistica comprende un’ampia gamma di attività, dalla progettazione e installazione al funzionamento e alla manutenzione di macchinari e attrezzature industriali. Le attività più comuni in questo campo includono la progettazione di sistemi di controllo dei processi, la costruzione di sistemi di tubazioni, la produzione e l’installazione di apparecchiature personalizzate, la manutenzione di impianti meccanici e la risoluzione dei problemi. Altri compiti includono lo sviluppo di processi per impianti di produzione chimica o la pianificazione di nuove centrali elettriche.