Due filoni di ricerca — uno sul software, uno sull’autoclave — che convergono in una macchina nuova nella sostanza, non nel nome.
Un ciclo di essiccazione sottovuoto dura giorni e mette a rischio un carico di legno di valore. Il risultato lo si scopre solo aprendo il forno. Il lavoro che vi raccontiamo nasce per cambiare esattamente questo.
IL PRIMO FILONE: UN MODELLO CHE PREVEDE IL COMPORTAMENTO DEL LEGNO PRIMA DI CARICARE IL BATCH
Stiamo costruendo un modello matematico di simulazione igro-termo-meccanica: il trasporto accoppiato di umidità e calore nella tavola, la deformazione che ne consegue, gli sforzi interni che si generano — e, da lì, la logica di controllo del ciclo. La differenza pratica è netta. Un ciclo tradizionale si esegue per ricetta, con margini di sicurezza fissati per esperienza. Un ciclo guidato da modello sa dove si sta formando lo sforzo, quanto manca al limite di rottura del materiale e quanto si può spingere senza rischiare cricche o collassi. In altre parole: permette di lavorare al limite fisico realmente sicuro, invece che a un margine prudenziale deciso a priori.
Il progetto è condotto in collaborazione con CSMT Innovation Hub di Brescia, che cura il trasferimento tecnologico e l’impianto scientifico del progetto.
Cosa calcola il modello, in un singolo istante del ciclo: umidità, temperatura, sezione deformata e le tre componenti di sforzo interno. La tensione tangenziale si concentra nello spigolo fra bordo e superficie di scambio — lo stesso effetto osservato in letteratura.
PROCESSO DI VALIDAZIONE
Per la validazione, il confronto è stato fatto contro un benchmark della letteratura scientifica. Sul campo di umidità il modello riproduce il riferimento con un errore di 0,0355 sulle isolinee. Sul fronte meccanico resta un residuo sulla deformazione calcolata, di cui cinque possibili cause sono già state verificate ed escluse una per una: la causa è tuttora aperta ed è scritta così, nero su bianco, nel rapporto tecnico.
DATABASE DI RIFERIMENTO
Il database raccoglie 46 specie legnose — 33 nordamericane e 13 europee — con 14 coefficienti ciascuna fra termici, elastici e igroscopici. Ogni valore ha la propria fonte tracciata e un codice esplicito. Chi usa il database sa sempre l’essenza legnosa di riferimento e che cosa sta davvero usando.
IL MODELLO
Sotto carico e con umidità che varia, il legno si deforma molto più di quanto preveda la sola elasticità. È il creep mecanosorptivo, un fenomeno specifico di questo materiale. Un modello puramente elastico sovrastima lo sforzo interno di 2,8 fino a 13 volte, e porterebbe a cicli inutilmente lenti e prudenti. Il modulo che lo descrive, basato sulla teoria del microprestress (Brown, Di Luzio e Cusatis, 2024), si è dimostrato stabile su simulazioni di 40 ore anche sotto rampe molto più aggressive di un ciclo reale.
La perdita di umidità si concentra nelle prime 4–6 ore, poi rallenta verso l’equilibrio. La faccia isolata resta più fredda a lungo per effetto del raffreddamento evaporativo.
PERCHÉ I NOSTRI CICLI CON EMX ALTERNANO VUOTO E ATMOSFERA
Il modello ha confermato, spiegandolo, un principio su cui i nostri impianti lavorano da anni. Sotto vuoto il legno evapora e, evaporando, si raffredda — e senza un canale efficiente per reintegrare calore la diffusione crolla: il guadagno del vuoto si esaurisce da solo. La fase a pressione atmosferica ripristina uno scambio termico efficiente e ricarica termicamente la tavola, prima che la diffusione sia collassata. Alternare le due fasi mantiene temperatura, diffusione e mobilità capillare vicino al massimo utile molto più a lungo di un vuoto continuo. Questo modello definisce in forma quantitativa quando poter decidere di commutare la fase sulla base del materiale e di una simulazione specifica preventiva.
IL SECONDO FILONE: LA NUOVA SERIE EMX
Un algoritmo, per quanto raffinato, non compensa una camera che distribuisce male il flusso. Per questo abbiamo applicato lo stesso metodo all’hardware: la serie EMX nasce da un’analisi fluidodinamica dell’autoclave condotta con strumenti di simulazione numerica, che ci ha portato a ridisegnare la geometria interna anziché aggiornare un progetto esistente.
IL RISULTATO
Hardware e software sono stati ripensati insieme, ciascuno con la propria ricerca alle spalle, per lavorare come un unico sistema. È il modo in cui crediamo si debba fare innovazione industriale: partendo dalla fisica del processo.
Dove siamo. Il modello di trasporto è validato, il modulo mecanosorptivo è stabile, il databse specie è completo. Restano aperti il residuo meccanico e la validazione sperimentale diretta: i prossimi passi sono l’integrazione nel loop di controllo e la campagna di prove sul prototipo. Siamo in fase di test e lo diciamo apertamente — nessuna promessa anticipata.
Se trattate legni duri e di pregio, assortimenti di forte spessore — rovere, faggio, frassino, acero, noce, castagno — e il vostro problema è l’uniformità del risultato più che la portata oraria, questa è la direzione in cui stiamo investendo.
