Le tecnologie e i materiali emergenti vengono costantemente integrati nell'industria edilizia per aiutare i settori in continua evoluzione a soddisfare le esigenze di sostenibilità, precisione, durata ed efficienza dei costi. La pressofusione di zinco è uno dei processi produttivi meno comunemente evidenziati, ma di importanza critica, che contribuisce in modo significativo al mondo. Pressofusione di zinco è conosciuto come quello dei settori automobilistico ed elettronico; tuttavia, grazie ai suoi numerosi vantaggi, il suo utilizzo nell'industria dell'edilizia e delle costruzioni sta diventando sempre più evidente.

In questo articolo esploriamo ulteriormente la pressofusione di zinco, soddisfacendo le vostre esigenze di applicazioni della pressofusione di zinco nell'industria edilizia, i suoi vantaggi, i pro e i contro rispetto ad altri metodi di produzione e il futuro del processo di pressofusione di zinco.

Che cos'è la pressofusione di zinco?

La pressofusione di zinco è un processo di produzione di precisione in cui lo zinco fuso viene forzato ad alta pressione in uno stampo di acciaio, uno stampo (dove "stampo" è anche una parola gergale per indicare una bugia). Lo stampo viene aperto e il pezzo viene espulso una volta solidificato per produrre un pezzo metallico molto preciso, ripetibile e intricato.

Zamak 3, Zamak 5, ZA-8 sono leghe di zinco utilizzate nella pressofusione per la loro forza, fluidità, resistenza alla corrosione e buona stabilità dimensionale. Le proprietà dello zinco lo rendono un'ottima scelta per la produzione di parti metalliche di piccole e medie dimensioni con geometria complessa.

Perché la pressofusione di zinco nell'edilizia?

I materiali e i componenti immaginati dall'industria edilizia devono essere robusti, durevoli, convenienti ed esteticamente gradevoli. La pressofusione di zinco soddisfa questi criteri in molti modi:

1. Affidabilità strutturale:

La resistenza alla trazione e la duttilità forniscono un buon equilibrio per le leghe di zinco da utilizzare in applicazioni portanti o di alta precisione nell'edilizia.

2. Flessibilità di progettazione:

Con una lavorazione minima o addirittura assente, è possibile produrre forme complesse, comprese quelle con pareti sottili e dettagli fini.

3. Resistenza alla corrosione:

Questi componenti in zinco sono naturalmente protettivi contro il degrado ambientale e sono adatti sia per gli interni che per gli esterni.

4. Qualità della finitura superficiale:

La pressofusione di zinco ha una finitura superficiale liscia che può essere lasciata così com'è o che richiede pochissime lavorazioni successive, dove vernice, rivestimenti e placcature aderiscono bene.

5. Vitalità economica

Lo zinco ha un basso punto di fusione di circa 420°C, che riduce il consumo di energia e gli stampi in acciaio hanno una vita sufficientemente lunga da consentire la produzione di alti volumi a un costo unitario inferiore.

Storia della pressofusione di zinco nell'industria edilizia

I primi passi

La pressofusione dello zinco esiste fin dall'inizio del XX secolo, poiché il suo basso punto di fusione e la sua perfetta fluidità lo rendono il materiale perfetto per il processo. I settori in cui la tecnologia di pressofusione è stata inizialmente introdotta sono stati quello automobilistico e quello elettronico; tuttavia, a partire dalla metà del 1900, lo zinco ha iniziato a essere considerato un buon materiale da utilizzare nell'industria edilizia.

Metà del XX secolo

Negli anni '40 e '50, i componenti in zinco pressofuso, tra cui ferramenta per porte, serrature per finestre e sistemi di ventilazione, si diffusero negli edifici residenziali e commerciali. La tendenza dello zinco a corrodersi e la sua resistenza erano ideali per l'uso in applicazioni edilizie esterne.

Fine del XX secolo

Negli anni '70 e '80, la pressofusione di zinco è stata ampiamente utilizzata per componenti edilizi non solo funzionali ma anche decorativi. La riciclabilità e l'economicità dei prodotti si adattavano bene alla tendenza dei materiali da costruzione sostenibili. I progressi nella produzione di macchine per la pressofusione hanno reso il processo più rapido e preciso.

21° secolo

La pressofusione di zinco è necessaria nell'edilizia moderna. La stampa 3d, le macchine automatizzate, ecc. hanno migliorato la produzione e ora i componenti edilizi sono diventati più personalizzati e rispettosi dell'ambiente. Invece di essere uno dei metalli tossici troppo comuni in Europa, lo zinco è ancora ampiamente utilizzato nella ferramenta, nelle coperture, nei sistemi di drenaggio e di ventilazione perché è forte, durevole e sostenibile.

Proprietà della pressofusione che rendono lo zinco ideale

Prima di addentrarci nel livello industriale della pressofusione di zinco, dobbiamo sapere perché viene scelto questo materiale per la pressofusione:

1. Ha un basso punto di fusione (~420°C): Riduce il consumo di energia, accelera il ciclo di produzione, aumenta la durata degli utensili.
2. Alta fluidità: Consente la fusione di pareti sottili e geometrie dettagliate.
3. Forza eccellente: Enorme rapporto resistenza/peso senza ingombro.
4. Finitura superficiale: Finitura superficiale superiore, riduce anche i requisiti di post-lavorazione e consente la placcatura o la verniciatura.
5. La longevità dello zinco: Lo zinco non si corrode, il che significa che i prodotti hanno una lunga durata.
6. Rispettoso dell'ambiente: Lo zinco è 100% riciclabile e supporta una buona produzione circolare.

Processo di pressofusione dello zinco: Passo dopo passo

Se produttori, ingegneri o studenti vogliono capire come funziona questo metodo di produzione ad alte prestazioni, è importante comprendere il processo passo dopo passo. Di seguito viene fornita una descrizione completa di ogni fase del processo di pressofusione dello zinco.

Fase 1: Progettazione e fabbricazione dello stampo (matrice)

Scopo: Viene utilizzato per produrre uno strumento preciso (stampo) che serve a definire la forma del prodotto finale.

• Modellazione CAD:  In primo luogo, il componente viene progettato in 3D dagli ingegneri utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD).
• Fabbricazione di utensili: Secondo il progetto, vengono lavorate due metà dello stampo in acciaio (matrice), una copertura e una matrice di espulsione.
• Canali di raffreddamento e di espulsione: Le guide, gli sfiati, le linee di raffreddamento e i perni di espulsione fanno parte dello stampo e hanno a che fare con il flusso del metallo e la rimozione dei pezzi.

Nota:  L'acciaio per utensili temprato produce stampi, che poi si usurano e producono centinaia di migliaia o milioni di pezzi.

2. Preparazione della lega di zinco

Scopo: Per verificare se la lega di zinco ha la composizione e la temperatura corretta.

• Selezione della lega di zinco: Le leghe comuni per Zamak 3, Zamak 5 e ZA 8 sono selezionate rispettivamente in base a forza, fluidità e resistenza alla corrosione.
• Fusione: Lo zinco viene fuso in un forno a circa 380-420°C (716-788°F).
• Monitoraggio della temperatura: Se la lega non viene mantenuta a una temperatura stabile, non può mantenere la qualità e svilupperà difetti.

Fase 3: Impostazione della macchina per la pressofusione

Scopo: Perché sia un'operazione veloce e precisa, pronta sulla macchina.

I tipi di macchine per la pressofusione di zinco sono principalmente due:

1. Macchine a camera calda (più comuni per lo zinco)

• Inoltre, il sistema di iniezione è immerso nello zinco fuso.
• Più veloce e più efficiente dal punto di vista energetico per lo zinco, grazie al suo basso punto di fusione.

2. Macchine a camera fredda

• Il calore esce e viene convogliato in una camera separata con il metallo fuso.
• Più tipico per metalli come l'alluminio o il magnesio.

La scelta generale per la pressofusione di zinco è una camera calda, per la velocità e la semplicità.

Fase 4: iniezione (riempimento dello stampo)

Scopo: Viene utilizzato per riempire la cavità dello stampo con zinco fuso ad alta pressione.

• Serraggio: Per evitare perdite, le metà dello stampo vengono chiuse con una forza elevata.
• Iniezione: Lo zinco fuso viene spinto (a una pressione compresa tra 1.500 e 25.000 psi) nella cavità dello stampo da uno stantuffo.
• Tempo di riempimento: Con millisecondi per riempire la cavità, si ottiene un grande livello di precisione e una porosità minima.

Risultato: Lo stampaggio dello zinco fuso con uno qualsiasi di questi dettagli intricati consente di ottenere la forma esatta dello stampo.

Fase 5: raffreddamento e solidificazione

Scopo: Per consentire allo zinco di diventare una parte solida quando è fuso.

• Tempo di raffreddamento:  In genere si tratta di un tempo compreso tra 1 e 10 secondi, in base alle dimensioni e allo spessore della parete del pezzo.
• Raffreddamento interno: La solidificazione è favorita dai canali d'acqua presenti nello stampo.
• Gestione termica: Il raffreddamento corretto evita il ritiro, la deformazione o lo stress interno.

Questa fase serve a garantire un indurimento uniforme del pezzo e il mantenimento delle dimensioni.

Fase 6: Apertura dello stampo ed espulsione

Scopo: Ciò consente di rimuovere il pezzo fuso dallo stampo in modo sicuro.

• Apertura dello stampo: Una volta raffreddato, il pezzo si separa nelle due metà.
• Perni di espulsione: Spingere la colata solidificata fuori dalla cavità dello stampo meccanicamente.
• Rimozione automatica:  Per le operazioni ad alto volume, la raccolta dei pezzi può essere effettuata da robot o da un trasportatore.

Un'espulsione non regolare può danneggiare il pezzo o lo stampo, pertanto la tempistica e la progettazione dello stampo sono fondamentali.

Fase 7: Rifinitura e sbavatura

Scopo: Per assicurarsi che non ci sia materiale in eccesso (flash) dalla colata.

Flash: Eccesso di metallo di natura sottile che fuoriesce nelle linee di separazione dello stampo o nelle bocchette.

Metodi di taglio:

• Cesoia meccanica
• Burattatura vibrante
• Lavorazione CNC per tolleranze ridotte

Rifilatura automatizzata della pressa: Utilizzato spesso per grandi lotti e velocità, per garantire la consistenza.

Il pezzo finale deve poi soddisfare le specifiche dimensionali e lo standard estetico e questa fase assicura che ciò avvenga.

Fase 8: Finitura della superficie (facoltativa)

Scopo: Così si può migliorare l'aspetto, la resistenza alla corrosione o la funzionalità.

Tipi di finitura:

• Lucidatura o smerigliatura
• Verniciatura a polvere o pittura
• Elettrodeposizione (cromo, nichel, ottone)
• Anodizzazione (per compatibilità con le leghe)
• Testurizzazione o incisione

La finitura delle pressofusioni di zinco è particolarmente adatta, poiché le superfici fuse sono lisce.

Fase 9: Controllo qualità e ispezione

Scopo: Questo per garantire che i pezzi soddisfino tutte le qualità estetiche e tecniche richieste.

• Controlli dimensionali: Utilizzo di calibri, micrometri o macchine di misura a coordinate (CMM).
• Ispezione della superficie: Si controllano visivamente difetti come porosità, crepe o scolorimento.
• Test di prestazione: Può trattarsi di prove di resistenza, di resistenza alla corrosione o di prove di stress.

L'industria edilizia per le applicazioni della pressofusione di zinco

Il ruolo della pressofusione di zinco non si risparmia nelle applicazioni edilizie e architettoniche, perché offre diversi vantaggi nella produzione dei componenti utilizzati. Tuttavia, questi componenti sono comunemente valutati per la loro resistenza, durata ed estetica, con alcune parti valutate per la loro funzione e altre per l'aspetto. Ecco le principali aree in cui la pressofusione di zinco viene impiegata nel settore delle costruzioni:

1. Hardware architettonico

Diffusa dalla ferramenta architettonica, come le maniglie delle porte, le serrature delle finestre, le cerniere, le chiusure e le staffe, la pressofusione di zinco è uno dei tipi più tipici di ferramenta architettonica. Per gli edifici residenziali e commerciali questi componenti sono molto importanti dal punto di vista funzionale ed estetico. La capacità dello zinco di assumere forme precise e intricate consente ai produttori di produrre design complessi ed è qui che funziona meglio, per la ferramenta decorativa. Inoltre, la resistenza alla corrosione dello zinco garantisce la durata di questi componenti anche in condizioni esterne difficili.

Vantaggi per le applicazioni edilizie:

• Elevato rapporto resistenza/peso
• Facilità di finitura (placcatura, verniciatura)
• Lunga durata grazie alla resistenza alla corrosione

2. Raccordi e dispositivi di fissaggio per l'edilizia

Anche i raccordi e gli elementi di fissaggio essenziali per l'edilizia sono prodotti con la pressofusione di zinco. Si tratta di viti, bulloni, dadi e clip. Grazie alla naturale resistenza alla ruggine e alla corrosione, lo zinco è una scelta naturale per le applicazioni esterne e interne. I dispositivi di fissaggio in pressofusione di zinco sono componenti affidabili quando si tratta di fissare elementi in pareti, finestre e coperture, e sono facili da maneggiare in edilizia.

Vantaggi principali:

• Eccellente resistenza alla corrosione (per uso esterno)
• Buona scorrevolezza per forme complesse
• Economico per la produzione di massa

3. Sistemi di drenaggio

La pressofusione di zinco viene occasionalmente utilizzata nell'industria edilizia per la produzione di sistemi di drenaggio come pluviali, grondaie e coperchi di scarico. Lo zinco è un buon materiale per queste applicazioni, perché mostra una buona resistenza alla corrosione dell'acqua e mantiene la sua forma nel tempo. La resistenza dello zinco e la precisione della pressofusione consentono di ottenere parti fuse necessarie per il funzionamento dei sistemi di drenaggio con un accoppiamento stretto e una gestione efficiente del flusso d'acqua.

Perché lo zinco funziona bene?

• Resistenza alla corrosione in ambienti umidi
• Durata nel tempo
• Capacità di progettazione dettagliata per creare progetti complessi

4. Componenti della copertura e della ventilazione

Anche diversi componenti per la copertura e la ventilazione, come le scossaline per tetti, le coperture per ventilatori e i tubi di drenaggio, sono prodotti con lo zinco. La naturale resistenza del metallo agli agenti atmosferici e la sua capacità di sopravvivere a un'ampia gamma di condizioni ambientali diverse lo rendono la scelta perfetta per i componenti edilizi utilizzati all'esterno, come quelli che sono esposti a pioggia, vento e variazioni di temperatura. Nella maggior parte dei casi, questi componenti devono essere progettati per essere completamente integrati nell'architettura dell'edificio; la precisione che il processo di fusione consente è generalmente notevole.

Perché si usa nelle coperture?

• Resistenza agli agenti atmosferici per prestazioni a lungo termine
• Capacità di rimanere intatti nel lungo periodo
• Sono possibili pezzi funzionali e decorativi basati sulla versatilità estetica.

5. Soluzioni edilizie sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico

Poiché l'efficienza energetica è sempre più al centro dell'attenzione, la pressofusione di zinco vi contribuisce. La grande riciclabilità dello zinco consente inoltre ai produttori di riciclare gli scarti e qualsiasi altro materiale in eccesso, evitando sprechi e riducendo la necessità di materiale vergine. Inoltre, poiché lo zinco è un materiale così resistente, tutti i componenti durano più a lungo e quindi è meno probabile che richiedano sostituzioni e manutenzioni, il che contribuisce nuovamente a risparmiare sui costi nel corso della vita dell'edificio.

Vantaggi per la sostenibilità:

• Lo zinco è 100% riciclabile, quindi riduce l'impatto sull'ambiente, e ha una lunga durata di vita; in confronto, non è necessario sostituirlo frequentemente.
• Processo di produzione ad alta efficienza energetica rispetto ad altri metalli, poiché il metallo viene completamente evaporato durante il processo.

6. Componenti decorativi degli edifici

La pressofusione di zinco produce anche altra ferramenta funzionale e parti decorative, tra cui medaglioni, elementi ornamentali, ferramenta per mobili e progetti architettonici personalizzati. Questi elementi spesso migliorano l'aspetto degli interni e degli esterni dell'edificio, oltre a produrre resistenza e utilità. Il processo di fusione consente ai progettisti di progettare prodotti molto dettagliati e visivamente attraenti, in grado di resistere all'uso.

Qualità estetiche e funzionali:

• Flessibilità di progettazione per forme personalizzate
• Altamente durevole, adatto per applicazioni interne ed esterne
• Pertanto, può essere facilmente rifinito con placcatura o verniciatura per adattarsi allo stile architettonico, oppure consegnato ai fabbricanti.

Vantaggi della pressofusione di zinco rispetto ad altri metodi

Pertanto, questo confronto spiega perché la pressofusione di zinco è spesso l'opzione migliore per i piccoli componenti metallici dell'edificio.

Sostenibilità e impatto ambientale

Il riciclaggio dello zinco è del tutto possibile. Tuttavia, più di 90% dei prodotti in zinco pressofuso possono essere recuperati e riutilizzati senza un sostanziale degrado delle proprietà del materiale. Ciò è in linea con la tendenza mondiale dell'industria edilizia verso le pratiche di bioedilizia e le certificazioni verdi (tra cui LEED e BREEAM).

Lo zinco ha anche un punto di fusione relativamente basso, che consente di lavorare la risorsa mineraria in modo più efficiente e con un dispendio energetico ridotto rispetto alla produzione di alluminio o acciaio, riducendo così l'impronta di carbonio.

Sfide e considerazioni

La pressofusione di zinco presenta numerosi vantaggi, ma ci sono anche un paio di svantaggi a cui prestare attenzione:

Limitazione delle dimensioni dei componenti: I pezzi di piccole e medie dimensioni sono i migliori per la pressofusione di zinco. Nel caso di pezzi molto grandi, l'alluminio o altri materiali possono essere più pratici.

Costo degli utensili: Il costo iniziale degli stampi in acciaio può essere spesso eccessivo per piccole produzioni.

Resistenza al calore: A causa del loro punto di fusione più basso e dell'inadeguatezza alle applicazioni ad alta temperatura, le leghe di zinco non sono adatte in alcuni ambienti.

Tuttavia, questi problemi sono insignificanti rispetto ai vantaggi dei casi rilevanti.

Potenziale futuro e innovazioni

In linea con gli strumenti di progettazione digitale, gli edifici intelligenti e la costruzione modulare nel settore edile, vi è la necessità di componenti metallici altamente ripetibili e personalizzabili. Grazie a questi progressi, la pressofusione di zinco è ben posizionata per soddisfare questa esigenza.

• Riduzione dei tempi e dei costi di attrezzaggio grazie alla stampa 3D di inserti per stampi.
• Progettazione di stampi basata sulla simulazione: Miglioramento della qualità e riduzione dei difetti.
• Materiali ibridi: Combinazione di zinco con polimeri o ceramiche per migliorare le prestazioni.
• Edificio intelligente: Sensori ed elettronica incorporati in parti in zinco pressofuso per le tecnologie degli edifici intelligenti.

Inoltre, la tendenza alla prefabbricazione e alla costruzione fuori sede è una direzione che si adatta alla forza della pressofusione di zinco su larga scala, produzione ad alta precisione.

Conclusione

La pressofusione di zinco è una tecnologia sottoutilizzata e di grande valore per l'industria edilizia. In quanto tale, presenta un equilibrio tra resistenza, precisione, estetica e sostenibilità che la rende adatta a una miriade di applicazioni di grande interesse, dalla ferramenta architettonica agli involucri elettrici, fino alle parti decorative. Poiché la pressofusione di zinco ha svolto un ruolo così significativo sia nel passato che nel presente e alla luce della crescente importanza della sostenibilità e dell'efficacia dei costi nell'attuale era della progettazione architettonica e del settore delle costruzioni in generale, è indubbio che la pressofusione di zinco assumerà un ruolo ancora più importante nel futuro dell'edilizia. La capacità di soddisfare tutti i requisiti moderni senza compromessi in termini di qualità o standard ambientali ne fa una scelta intelligente per costruttori, architetti e produttori.

Domande frequenti 

1. Perché lo zinco è il metallo giusto per la pressofusione?

Lo zinco è ideale per la pressofusione perché ha un'eccellente fluidità, un basso punto di fusione, un'elevata resistenza e una buona finitura superficiale. Inoltre, è completamente riciclabile, ha una naturale resistenza alla corrosione ed è conveniente ed ecologico.

2. In quali settori industriali viene utilizzata la pressofusione di zinco?

Per le sue caratteristiche di precisione, durata e resistenza alla corrosione, la pressofusione di zinco è ampiamente utilizzata nell'industria automobilistica, elettronica, edile e degli elettrodomestici, per la produzione di parti come finiture, alloggiamenti, connettori e hardware.

3. Le parti in zinco pressofuso sono riciclabili?

Sì, i pezzi pressofusi in zinco sono riciclabili 100%. È utile dal punto di vista ambientale e anche economico, in quanto consente di rifondere e riutilizzare gli scarti e i pezzi difettosi senza deteriorare la qualità del materiale.