I sensori di forza oggi, domani e dopodomani: intervista con gli esperti di HBM

Nel 2020, HBM ha lanciato diverse innovazioni nel settore della tecnologia di misurazione della forza, come la rondella di forza KMR+ per l’uso flessibile o il sensore ultra miniaturizzato C11. Il portafoglio è anche diventato sempre più "elettrificato", partendo dalla disponibilità dei sensori C9C e U9C come sensori attivi con amplificatori in linea permanentemente connessi: ora bisogna proseguire in questo senso.

In questa intervista, gli esperti di misurazione della forza Thomas Kleckers e Markus Gräf ci spiegano come vedono il futuro del mercato e che cosa stanno facendo per garantire che HBM preservi il suo ruolo dominante sul lungo termine rispetto alla concorrenza globale.

Questa tecnologia di misurazione della forza è a prova di crisi e destinata a durare a lungo?

[Markus Gräf] I trasduttori di forza sono utilizzati in un gran numero di applicazioni e mercati, il che richiede da parte nostra una grande flessibilità in termini di usabilità dei prodotti. Dobbiamo tenere a mente tante diverse condizioni generali per garantire che i nostri sensori forniscano le prestazioni attese nella vasta gamma di applicazioni cui sono destinati. Ma questo per noi è un vantaggio, in generale e anche sul lungo termine.

[Thomas Kleckers] Usando i sensori in ricerca e sviluppo, monitoraggio della produzione, o anche come trasduttori di riferimento, è possibile compensare le fluttuazioni in singole aree. Questo posizionamento così vasto rende i sensori di forza un mercato del futuro. Il numero di sensori necessari aumenterà, perché i metodi produttivi moderni - parola chiave: Industria 4.0 - richiedono molte più informazioni e i sistemi di controllo, senza i sensori, rimangono ciechi. Osserviamo anche un mercato in crescita nel settore delle prove, in quanto sono sempre di più i sensori utilizzati nei test.

Quali sono altre tendenze che considerate importanti?

[Thomas Kleckers]

Per molto tempo si è registrata la tendenza a migliorare la precisione e l’intervallo di misura possibile è stato ampliato. Ad esempio, per coprire forze tra 50 kN e 5 MN, invece di 4 sensori ne bastano 2. Inoltre, sono sempre di più le prove che possono essere eseguite senza dispendiose modifiche del banco prova e con risultati di processo precisi, con meno scarti. Pertanto, la precisione non è il fine, ma piuttosto un vantaggio economico per i nostri utenti.

I clienti richiedono anche flessibilità in termini di processo di ordinazione e progettazione. I sensori di forza devono essere adattabili e operativi senza che ciò richieda grandi sforzi, come il lavoro di saldatura. Un'altra tendenza negli ultimi anni è la domanda di sensori di forza robusti, in grado di resistere a gran parte delle condizioni ambientali e di fornire risultati di misura ovunque. E non si pensi solo agli ambienti con forte umidità o ampie oscillazioni di temperatura, ma anche alla resistenza a urti e vibrazioni, che è diventata estremamente importante. Inoltre, vediamo che gli utenti sono interessati a sensori sempre più piccoli a fronte di requisiti prestazionali sempre più alti. Nel complesso, l’asticella si è alzata. Noi di HBM siamo ben equipaggiati, perché abbiamo tutti i dispositivi di prova necessari per le prove d’urto e di vibrazione, oltre a un laboratorio in-house accreditato per la compatibilità elettromagnetica, con il vantaggio dell’accesso diretto per i nostri ingegneri addetti allo sviluppo.

Markus Gräf

Team Lead Development misurazione della forza

Markus Gräf è ingegnere meccanico e lavora da HBK dal 2009. Agli inizi della sua carriera, ha sviluppato trasduttori di forza specifici per i clienti. Dal 2013guida il team addetto allo sviluppo per i sensori di forza, pressione, spostamento e sollecitazioni e continua a sviluppare trasduttori di forza.

Thomas Kleckers

Product and Application Manager sensori di forza

Thomas Kleckers lavora da HBM, ora HBK, dal 1992. Dopo un periodo con incarico di ingegnere per lo sviluppo di estensimetri, ha acquisito la responsabilità per i sensori di forza nel 2009.

Come riuscite a capire in che direzione va il mercato?

[Markus Gräf] Vista la vasta gamma di applicazioni, non esiste un solo mercato o una sola tendenza che vada bene per tutto, su cui concentrarsi. Per questo motivo, seguiamo diversi approcci. Certo, abbiamo una tabella di marcia che definisce il cammino, ma viene adeguata diverse volte durante il processo. Le idee per questa tabella di marcia nascono dall’incrocio di feedback dei clienti, vendite, ricerche di mercato e discussioni interne. Particolarmente importanti sono comunque le osservazioni durante l’applicazione e i colloqui con gli utenti.

[Thomas Kleckers] È fondamentale capire che cosa vogliono fare i clienti con i sensori di forza, in modo da riuscire a capire anche come deve essere il prodotto più adatto. Le operazioni dei nostri clienti sono per noi quindi il punto di partenza per lo sviluppo del nostro prodotto.

Nella vostra esperienza da HBM è mai capitato di fare male i conti e ottenere un flop?

[entrambi] No.

[Thomas Kleckers] Certo, alcuni approcci sono stati scartati, ma non è ancora capitato di sviluppare un prodotto (nella tecnologia di misurazione della forza) che sia poi risultato un fallimento. I team eseguono controlli reciproci e dal momento in cui un progetto raggiunge un determinato stato, il feedback dei clienti ha un ruolo determinante.

[Markus Gräf] clienti chiave sono coinvolti nello sviluppo dei progetti più grandi, integrano i nostri prodotti nelle loro applicazioni ancora prima del lancio ufficiale. Se non sono soddisfatti, il loro feedback ci aiuta a migliorare i nostri trasduttori di forza fin dall’inizio.

Come riuscite a ottenere brevi tempi di sviluppo e il più rapido time to market possibile?

La cella di carico ultra precisa U10 è in grado di misurare forze fino a 2,5 MN

[Markus Gräf] Attingiamo a un team comprovato di sviluppatori in cui ognuno porta punti di forza ben definiti al tavolo di lavoro. I problemi interni sono stati individuati sistematicamente ed eliminati negli ultimi anni. Abbiamo anche migliorato in modo significativo l’interrelazione di sviluppo e produzione, ecco perché ora possiamo configurare nuove serie molto più velocemente e, in alcuni casi, la produzione e il lancio per la vendita coincidono.

[Thomas Kleckers] I processi rapidi sono sostenuti da sviluppo, produzione, test e taratura che si svolgono centralmente, qui a Darmstadt. Possiamo approfittare anche dell’uso di componenti tra diversi settori, ad esempio gli estensimetri, le schede a circuito stampato o gli elementi elastici. Ad ogni modo, è il nostro sistema modulare che si è rivelato il più valido. Ci consente di estendere nuovi sviluppi ad altri prodotti nel portafoglio. Questo sistema offre ai clienti diverse opzioni e una migliore qualità a parità di tempi di consegna, inoltre si riflette nei codici articolo. Il sistema modulare accelera la produzione e lo sviluppo ed è anche intuitivo per il cliente.

[Markus Gräf] Il portafoglio ideale non è caratterizzato da un numero elevato di codici articolo, al contrario, dovrebbe essere tenuto snello ma multifunzionale. Lo scopo è consentire al cliente di coprire diverse applicazioni nel modo più semplice possibile.

L’intuitività per il cliente ora è tanto importante quanto l’innovazione tecnologica. Che cosa state facendo a questo proposito?

[Thomas Kleckers] Dato che gli ingegneri che si occupano dei test hanno a che fare con un numero di sensori sempre maggiore, come già detto noi offriamo una vasta gamma di opzioni di configurazione, accessori corrispondenti e diverse soluzioni plug and-play per mantenere gestibili l’installazione e la messa in servizio. TEDS elimina l’esigenza di regolare il modulo amplificatore. Inoltre, le interfacce standardizzate stanno assumendo un ruolo sempre più importante, oltre al range della forza. Guardiamo anche avanti ed eseguiamo numerosi test per garantire che l’applicazione non si riveli un fallimento. In sintesi, facciamo di tutto per fornire sensori affidabili e specifiche precise. Se il cliente continua ad avere problemi a trovare il sensore più adatto, il nostro reparto vendite è disponibile per l’assistenza.

[Markus Gräf] Spesso sono coinvolti anche altri team per risolvere i problemi dei clienti, in modo da dare soluzioni rapide. Il nostro obiettivo è quello di non deludere nessun cliente!

I sensori di forza in miniatura C9C (e U9C) sono disponibili come optional con un amplificatore in linea perennemente collegato, il che rende superfluo regolare l’elettronica.

Come testate i vostri sensori di forza per garantire una determinata qualità ai clienti?

[Thomas Kleckers] Misuriamo diversi parametri per tutti i trasduttori, come TC0, momento di flessione, isteresi, oppure l’output nominale. Altri parametri non consentono una prova al 100%, e allora implementiamo un test del tipo accurato e processi affidabili.

[Markus Gräf] La sfida ora è conoscere le caratteristiche che devono essere testate al 100% e adattare a questo i test di produzione; gli adattamenti vanno considerati anche dal punto di vista dei costi. I nostri processi sono ottimizzati in modo che i requisiti dei test siano ottimizzati dal punto di vista dei costi senza tuttavia compromettere l’affidabilità e la conformità con le nostre specifiche nelle schede tecniche. Siamo molto attenti a questo. Inoltre, il reparto qualità punta deliberatamente su ciò che non è andato molto bene durante lo sviluppo.

[Thomas Kleckers] Sappiamo che cosa dobbiamo testare. In pratica, il risultato è pienamente soddisfacente, il cliente riceve schede tecniche assolutamente affidabili che non promettono troppo. Se usati correttamente, i sensori di forza HBM possono essere usati per decenni senza problemi e senza la necessità di riparazione, il che ha un vantaggio economico sul lungo termine.

A proposito...

Thomas Kleckers ovviamente adora l’intero portafoglio prodotti per la misurazione della forza, ma se deve proprio sceglierne uno, il suo preferito è U10M, perché è un sensore molto preciso e, al contempo, estremamente robusto. Al secondo posto ci sono i trasduttori di forza in miniatura U9C e C9C, che garantiscono affidabilità in un formato compatto.

Markus Gräf ha interrotto brevemente il suo congedo parentale solo per questa intervista. Come sviluppatore, ha un debole per i trasduttori di riferimento, per le operazioni di sviluppo complesse e per lo sviluppo strategico in generale, in collaborazione con Thomas Kleckers.