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Imperiale e metrico nella produzione e nella lavorazione CNC

Se chiedi a un americano medio di stimare la lunghezza di un oggetto, probabilmente ti risponderà in pollici, piedi o metri. Se invece lo chiedi a qualcuno in qualsiasi altra parte del mondo, la risposta sarà probabilmente in millimetri, centimetri o metri.

Oggi solo tre paesi utilizzano quasi esclusivamente il sistema imperiale britannico: gli Stati Uniti d’America, il Myanmar e la Liberia.

Il sistema imperiale risale al XVII secolo ed è composto da unità di misura come libbre, piedi e acri. Si basa sull’uso del proprio corpo per misurare. Un pollice corrispondeva alla larghezza del pollice, un miglio a mille passi e un pollice cubo a un boccone. Naturalmente, le misure variano molto tra le persone e non esiste un modo intuitivo per convertire la maggior parte delle unità. Se centinaia di anni fa il sistema era utile, oggi lo è meno.

Il sistema metrico, o Système International (SI), è quasi altrettanto antico. Fu inventato in Francia nel 1795 per risolvere la confusione delle conversioni. Inizialmente il metro era basato sulla lunghezza di 1/10.000.000 di un quadrante della circonferenza terrestre, ovvero un decimilionesimo della distanza più breve dal Polo Nord all’equatore passando per Parigi. Tutte le unità del sistema sono state poi derivate dal metro. Ad esempio, un metro corrisponde a 100 centimetri (centi significa 100) e un grammo corrisponde a un centimetro cubo di acqua alla sua massima densità. Con questo sistema, le conversioni sono semplici.

Allora perché l’America non è passata al sistema metrico decimale se è molto più logico?

Per rispondere a questa domanda, possiamo guardare ai vicini settentrionali degli Stati Uniti. Alla fine degli anni ’60, i legislatori canadesi iniziarono a comprendere la necessità del sistema metrico per il commercio internazionale, soprattutto nel settore manifatturiero. Introdussero il “Libro Bianco sulla Conversione Metrica in Canada” e iniziarono a cambiare gradualmente il sistema di misura dal sistema imperiale. Ora in Canada si usa il sistema metrico per le grandi distanze, come i chilometri. Solo questo cambiamento ha richiesto anni e ingenti fondi governativi. Non solo le case automobilistiche hanno dovuto iniziare a produrre contachilometri e tachimetri che misurassero in chilometri, ma il governo ha dovuto anche riscrivere tutte le leggi riguardanti la velocità e la distanza e sostituire tutti i cartelli dei limiti di velocità.

Nonostante l’impegno profuso per la conversione, molti cittadini canadesi utilizzano ancora pollici e piedi per le misure più corte. Utilizzano il sistema metrico per la temperatura (gradi Celsius) ma quello imperiale per il peso (libbre e once). La stessa tendenza si riscontra anche in America. Molte scuole superiori, soprattutto quelle commerciali, insegnano ai loro studenti a misurare con il sistema metrico o con un mix di entrambi, a seconda dell’età dei libri di testo. Tuttavia, quando questi diplomati entrano nel mondo del lavoro, spesso scoprono che i loro colleghi più anziani sono più a loro agio con il sistema imperiale e lo adottano naturalmente.

Per molte piccole aziende questo non rappresenterà un grosso problema. Tuttavia, per altri produttori significa la differenza tra crescita e stagnazione. Considera il più piccolo valore programmabile di una macchina CNC. In molti centri, questo valore è di 0,001 millimetri in metrica e 0,0001 pollici. Se converti questi valori, scoprirai che 0,001 millimetri equivale a 0,00004 pollici (meno della metà del valore imperiale programmabile più piccolo) e che 0,001 pollici equivale a 0,0003 millimetri (tre volte più grande del valore metrico programmabile più piccolo). In conclusione, la programmazione metrica spesso consente al macchinista di rispettare tolleranze più strette.

Per le aziende americane che vogliono espandersi nel mercato internazionale, il metrico è una necessità.

Gli ordini provenienti dall’estero sono quasi sicuramente in millimetri e non in pollici. Sebbene sia possibile utilizzare il sistema metrico per gli ordini internazionali e quello imperiale per quelli nazionali, il passaggio dall’uno all’altro in questo modo aumenta le possibilità di perdita di tempo, conversioni imprecise e arrotondamenti inesatti.

Consideriamo la catastrofe del Mars Orbiter del settembre 1999. Dopo dieci mesi di viaggio dalla Terra a Marte, la sonda della NASA, costata 125 milioni di dollari e destinata a fornire dati preziosi sul pianeta rosso, improvvisamente si incendiò e si spezzò. Una commissione di revisione trovò il problema nel software che controllava i propulsori dell’orbiter. Lockheed Martin Astronautics, che ha progettato e costruito la sonda, aveva utilizzato il sistema imperiale per farlo e aveva fornito i dati sulla forza dell’orbiter in misure imperiali: libbre di forza. Il Jet Propulsion Lab della NASA ha ipotizzato che i dati fossero già stati convertiti in sistema metrico, perché l’uso del sistema metrico è una pratica standard nell’industria aerospaziale. Di conseguenza, il software dei propulsori dell’orbiter ha prima calcolato in misure imperiali, mentre un altro pezzo di codice ha interpretato i calcoli in misure metriche. L’errore di comunicazione ha spinto l’orbiter troppo vicino all’atmosfera di Marte, dove è stato rapidamente distrutto. L’errore ha causato alla NASA e a Lockheed Martin milioni di dollari e mesi di tempo. Le aziende manifatturiere hanno la stessa probabilità di essere danneggiate da errori di conversione se utilizzano sia il sistema imperiale che quello metrico.

Per motivi di precisione e di affari internazionali, sempre più aziende manifatturiere come IBM, Xerox, Caterpillar, GM e Black & Decker utilizzano il sistema metrico decimale.

Ma quanto è difficile questo passaggio? Prendiamo in considerazione Ford Motor Company. Secondo il numero di maggio/giugno 2017 di USMA Metric Today, il primo motore di produzione esclusivamente metrico di Ford fu il motore da 2,4 L della Pinto del 1974. Questo è stato il primo passo evidente dell’azienda verso la sua politica di utilizzo del sistema metrico per raggiungere un maggior numero di clienti internazionali, in particolare in Gran Bretagna e Germania. A partire dai modelli del 1978, gli stabilimenti Ford del Nord America, compresi quelli che producono trattori e attrezzature, si unirono tutti a uno sforzo coordinato per convertirsi formalmente, con la giustificazione che la metalizzazione avrebbe portato a profitti a lungo termine. La loro politica dice: “Tutti i paesi industriali utilizzano o si stanno convertendo al sistema metrico decimale; l’uso continuato di due sistemi di misurazione nelle operazioni multinazionali a livello mondiale è incompatibile con gli obiettivi fondamentali di Ford”.

Secondo i portavoce di Ford, i problemi che avevano inizialmente previsto con la metrica non si sono mai presentati. La formazione di lavoratori qualificati è avvenuta sul posto di lavoro e molto più velocemente del previsto. I costi di conversione non sono mai aumentati più del previsto. Il problema più grande, hanno detto, è stato quello di educare i fornitori, ma è stato facilmente risolto fornendo un manuale con le specifiche degli utensili. Questo indica che, per quanto scoraggiante, il passaggio di un’azienda individuale dal sistema imperiale a quello metrico può non essere così costoso e dispendioso in termini di tempo come si temeva.

Sebbene la maggior parte degli americani non vedrà presto i cartelli dei limiti di velocità in chilometri o non sentirà i meteorologi dare le previsioni giornaliere in gradi Celsius, è ragionevole pensare che la maggior parte delle aziende manifatturiere di successo utilizzeranno il sistema metrico decimale o faranno il passaggio nei prossimi anni.