Misure a coordinate di differenti sci da competizione

Mario Lazzeri e Johannes Brunner

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Raramente pezzi più grandi sono stati misurati con una macchina di misura a coordinate : due studenti austriaci hanno controllato, nell'ambito di un progetto di ricerca studentesca, gli sci da gara GS (Slalom Gigante) con una Mitutoyo Crysta Apex-S

Misure a coordinate di differenti sci da competizione

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La passione per il progetto è facilmente riscontrabile in Mario Lazzeri e Johannes Brunner, perché i due studenti austriaci hanno ideato un tema più che esotico per il loro progetto di ricerca studentesca. Misurano gli sci da corsa GS. Il loro obiettivo è scoprire se il metodo di misurazione relativamente semplice della FIS, la federazione internazionale dello sci, è fattibile e fornisce risultati realistici, oppure no. Per l'esattezza, si tratta della scolpitura degli sci, cioè della concavità delle lamine. Le "tavole" moderne sono più larghe all'inizio e alla fine rispetto al centro. Questa speciale forma "scolpita" facilita e velocizza la curva, sia per gli sciatori amatoriali che per i professionisti della Coppa del Mondo.

I regolamenti FIS prevedono un raggio medio di curva di almeno 35 metri nello slalom gigante. Sebbene raggi più stretti siano conformi alla dinamica, essi comportano tuttavia un maggior rischio di lesioni per lo sciatore. Inoltre, gli sci devono essere lunghi almeno 1,95 metri. Gli sci vengono misurati dalla FIS nella lunghezza sviluppata con un nastro di acciaio, il cui punto zero è fissato all'estremità dello sci.

La lunghezza dello sci viene quindi misurata dal punto più stretto dello sci fino alle estremità anteriore e posteriore. Affinché l'intero raggio di circonferenza dello sci non venga distorto dalle diverse geometrie delle code e delle punte degli sci, la larghezza viene misurata per il 90% della lunghezza dello sci posteriore e per l'80% della lunghezza dello sci anteriore. Per determinare la sciancratura, la larghezza dello sci viene misurata - in punti predeterminati - utilizzando un dispositivo mobile con un calibro scorrevole incorporato. Utilizzando una lente di ingrandimento integrata con una linea di demarcazione, è possibile leggere la posizione di misurazione dal nastro di misura. Da qui si calcola il raggio medio della sciancratura.

Se il raggio di sciancratura risulta inferiore al limite consentito dopo una singola misurazione, la misurazione e il calcolo devono essere ripetuti due volte. Dai tre raggi di sciancratura così determinati viene generata la media aritmetica, XR. Per tenere conto degli errori di misurazione della lunghezza e della larghezza, il raggio di sciancratura è definito come 1,015 XR. Ciò corrisponde a un errore medio di misurazione dell'1,5%. 1,015 XR deve essere maggiore o uguale al limite di raggio applicabile.

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"Misurare con un calibro in diverse posizioni ha un enorme potenziale di errore", afferma Lazzeri. "Vogliamo sapere se i risultati sono utili e affidabili o meno", afferma il macchinista esperto. Così è nata l'idea del progetto di ricerca degli studenti per il seminario "Analisi dei problemi in Biomeccanica" presso l'Istituto di Scienze dello Sport dell'Università di Innsbruck, con il Prof. Mag. Dr. Werner Nachbauer.

Il problema è dirompente, perché un raggio presumibilmente troppo piccolo può comportare una squalifica da parte della FIS - e può tradursi in un enorme contraccolpo sia sportivo che finanziario per l'atleta e la sua squadra.

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Poiché Lazzeri ha lavorato per metà della sua vita con gli strumenti di misura manuali Mitutoyo, il trentunenne sapeva che i giapponesi sono il punto di riferimento mondiale in termini di metrologia dimensionale. È bastata una telefonata e Mitutoyo Austria ha supportato il progetto con aiuto e consulenza. Gli sci sono stati misurati nella sede Mitutoyo di Eisenach. Insieme all'ingegnere Mitutoyo, Friedrich Schinko, gli sci sono stati fissati a una macchina di misura a coordinate del tipo Mitutoyo Crysta-Apex S 9168 con una sonda a scansione SP25. Per fissare gli sci sulla tavola in granito della Crysta, gli austriaci avevano appositamente convertito un supporto per attacchi da sci, simile a quello utilizzato dal personale di servizio per rettificare le lamine d'acciaio.

Dopo una pre-schedatura dall'alto per ogni punto di misura, il Crysta-Apex S ha eseguito la misurazione del punto di spigolo con una velocità di spostamento di 520 mm/s, una risoluzione di 0,1 micron ed una punta di stilo cilindrica di quattro millimetri di diametro. Con il potentissimo software Mitutoyo MCOSMOS, Lazzeri, Brunner e Schinko hanno raccolto e analizzato i dati. MCOSMOS è ideale per questo scopo grazie al programma di misura geometrica universale GEOPAK con macro per la misura automatica di tutte le geometrie di controllo e il modulo di valutazione 2D SCANPAK.

Il software rappresenta graficamente ogni singolo punto di partenza della sonda insieme a tutti i dati rilevanti. Da tutti i singoli dati forniti dalla CMM Crysta-Apex S è stato possibile calcolare in modo affidabile non solo il raggio complessivo dello sci, ma anche la pretensione, il raggio della punta, le deviazioni di forma del raggio complessivo e i singoli raggi da almeno 3 punti in ciascun caso.

Dopo due giorni di test e una meticolosa analisi dei dati, è stato emesso il verdetto degli studenti. Per quanto riguarda il carving, ci sono serie differenze tra i diversi sci da gara. Nei limiti del regolamento, ogni produttore cerca ovviamente di ottimizzare il comportamento dinamico dei propri sci con il proprio progetto. Il metodo FIS con l'utilizzo dei calibri non ha mostrato, rispetto al raggio medio di sciancratura calcolato, alcuna deviazione significativa rispetto alla misurazione con la CMM Mitutoyo Crysta-Apex S e quindi serve allo scopo. Tuttavia, le affermazioni sullo sviluppo della sciancratura non possono essere soddisfatte. Per questo sarebbe indispensabile una misurazione con la tecnologie a coordinate.

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Mario Lazzeri and Johannes Brunner - Case Study (PDF, 0,09 MB)