Quali materiali verranno utilizzati nelle scale mobili del futuro?

Milioni di persone usano le scale mobili ogni giorno. Chissà quanti di loro hanno messo in dubbio il tipo di materiale utilizzato per fabbricare scale mobili e componenti. Guardando un'auto dall'esterno, si può vedere che il corpo è fatto di metallo(i). Le gomme sono in gomma, i finestrini sono in vetro, ecc. Durante la guida, si può notare di essere circondati da componenti e sottogruppi realizzati con materiali leggeri e pesanti come pelle, gomme e plastica.

Se le persone esaminano un treno o un aeroplano dall'interno e dall'esterno, possono concludere che anch'essi sono realizzati con diversi tipi di materiali, come metalli, compositi, plastica, gomma e ceramica. Come sistema di trasporto, le scale mobili dovrebbero avere la stessa diversità di materiali utilizzati per la loro fabbricazione. Per uno specialista di scale mobili, la risposta a un progetto del genere potrebbe essere facile, ma per un profano potrebbe essere difficile da capire. Questo articolo cercherà di fornire una comprensione generale di ciò che accade all'interno di uno dei mezzi di trasporto più importanti dal punto di vista dei materiali.

Esistono due tipi di scale mobili: leggere e pesanti. Le loro specifiche di progettazione differiscono, a causa del carico e delle condizioni operative. Le scale mobili pesanti sono più alte (più di 10 m), trasportano un volume maggiore di passeggeri e lavorano per lunghi periodi ogni giorno (più di 20 ore). Indipendentemente dal tipo di scala mobile, il funzionamento e i principi meccanici rimangono gli stessi: simile a una bicicletta, che ha pignoni collegati da una catena. La coppia viene applicata su un pignone; la catena trasferisce la coppia al secondo pignone da convertire in velocità lineare.

Una scala mobile è costituita da due alberi: un albero superiore e un albero di rinvio. Ogni albero ha due ruote dentate, una su ciascuna estremità/lato dell'albero. I pignoni sono collegati da una catena su ciascun lato. L'albero superiore ha un altro pignone, che riceve la coppia da una catena collegata a un motore. L'albero superiore ha anche un pignone più piccolo aggiuntivo, che aziona il sistema di corrimano. I gradini sono montati sulle catene dei due alberi principali (albero superiore e folle) e le ruote dentate formano la fascia del gradino. Il gradino è un anello chiuso, che gira intorno ai due alberi, e lungo i pianerottoli e la pendenza. I gradini corrono su binari, che sono disposti lungo i pianerottoli e sono inclinati nei lati principale e di ritorno. I gradini e le catene sono dotati di ruote per facilitare il movimento dei gradini e delle catene sui binari. Il sistema corrimano viene utilizzato per azionare le cinghie del corrimano ad una velocità pari a quella del gradino. La cintura del corrimano viene utilizzata dai passeggeri per sostenere il loro peso e/o aumentare la loro stabilità quando sono in piedi sul gradino.

La tabella 1 elenca le parti e i sottoassiemi sopra menzionati e i materiali con cui sono realizzati. Gli alberi superiori e di rinvio, con le relative ruote dentate, tendono ad essere realizzati in ghisa o acciaio al carbonio, al manganese o al cromo. Possono essere utilizzati trattamenti termici sui materiali delle ruote dentate per ottenere proprietà meccaniche specifiche.

I gradini sono in acciaio al carbonio. Alcune parti dei gradini sono in acciaio fuso. Anche i gradini sono stati realizzati in alluminio e sono spesso utilizzati nelle scale mobili leggere. Le ruote dei gradini e delle catene sono realizzate in fusione di acciaio o alluminio. Le ruote hanno pneumatici, che sono fatti di composizioni di gomma o plastica. Le catene delle fasce a gradino sono sottoposte a tensione dal carrello, che è fabbricato principalmente da parti in acciaio al carbonio liscio.

L'intera scala mobile è avvolta e sostenuta da capriate. La parte superiore della scala mobile è coperta da balaustra, decking e battiscopa, tutti spesso realizzati in semplice acciaio al carbonio, che può essere bordato o zincato. Il controller di una scala mobile ha l'elettronica, che è realizzata in ceramica con supporti realizzati in metallo o plastica.

È interessante scoprire che un veicolo di trasporto come una scala mobile non ha lo stesso livello di diversità materiale di altri mezzi di trasporto moderni. Fino al 95% dei componenti delle scale mobili per carichi pesanti sono realizzati in una sorta di acciaio. Le dure condizioni operative potrebbero essere la ragione per cui molti produttori utilizzano materiali così durevoli. Tuttavia, dal punto di vista meccanico o delle proprietà, anche altri metalli possono eguagliare la durabilità fornita dall'acciaio. I costi e la facilità di disponibilità sono altri motivi per cui l'acciaio può essere spesso utilizzato. Inoltre, le normative antincendio pongono restrizioni che potrebbero ostacolare la capacità di progettisti e produttori di esplorare materiali come la plastica. Una scala mobile per carichi pesanti può avere fino a 50 gruppi principali (10,000 componenti), nessuno dei quali utilizza ceramica o plastica come materiale comune.

Un approccio è stato quello di cambiare i materiali dei gradini delle scale mobili dall'acciaio all'alluminio. Sebbene questo cambiamento sia stato stabilito nel settore delle scale mobili leggere, sono necessari maggiori sforzi per cambiare la cultura nel settore delle scale mobili pesanti. Una modifica simile deve essere applicata ad altri sottoassiemi per spostare la dipendenza da un singolo tipo di materiale a una varietà di tipi di materiale. Ciò potrebbe contribuire a sostenere le materie prime creando un equilibrio tra un buon design di scale mobili e le risorse disponibili con cui produrle. Tuttavia, l'industria dovrà pianificare e elaborare strategie per impegnarsi in questo cambiamento.