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Bringing art into engineering

Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 10: Packaging

Scritto da Raffaele Berardi il 21 febbraio 2017

Rubrica: Living Design

Titolo o argomento: Uno scolapiatti ricavato dal pieno

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Fase 10: Packaging (Progettazione e costruzione del)

Se le lavorazioni meccaniche comportano particolari accorgimenti, concentrazione e un minimo di confidenza con l’uso delle macchine utensili (scelta della lavorazione più idonea per ottenere una precisa forma, selezione del tipo di utensile ed il suo materiale, scelta del numero di giri, scelta dell’avanzamento e manualità nell’utilizzo e nelle norme comportamentali e di sicurezza), la realizzazione di una confezione (packaging) e di un libricino (una sorta di borchure con book fotografico) che accompagnino il prototipo è stata, inizialmente, a dir poco complicata.

Non è stato possibile trovare una ditta attrezzata anche per la realizzazione di un solo pezzo, ovvero di una sola scatola e di un solo libricino. Eppure siamo nell’era della prototipazione rapida (persino domestica), del Rapid Tooling, della condivisione delle tecniche più variegate che permettono di concretizzare anche solo un “concept” per poterne apprezzare con largo anticipo, quindi prima della produzione, ogni aspetto, ogni sensazione suscitata. Tanto per rendere l’idea delle inaspettate difficoltà, alcuni preventivi sono risultati addirittura di importo pari alla metà dei costi di acquisto del sistema di stampa necessario per ottenere il nostro packaging o il nostro book.

Come al solito la soluzione per noi migliore è stata: far da sé. Mediante software di grafica vettoriale è stata disegnata la scatola comprensiva di tutte le righe di piegatura, nonché le relative gole atte ad ospitare le alette necessarie al suo fissaggio una volta montata. Una sorta di cartamodello, quindi, le cui quote valutative sono state colte semplicemente da scatole già esistenti.

Ci siamo poi procurati un normalissimo cartone bianco con superficie “stampabile” e ci siamo recati presso un’azienda che si occupa di effettuare stampe su vinile per le insegne dei negozi. Il foglio di cartone è stato semplicemente posizionato sul piano di lavoro di una stampante concepita al contrario di quelle casalinghe; il foglio rimane fermo e la “testina” di stampa si muove su di esso.

L’operazione è durata una mezz’oretta e tutte le complicazioni propinateci da aziende che ci prospettavano il costo di acquisto di una piccola utilitaria di seconda mano per costruire sole 3 scatole, sono svanite in un attimo (per la gioia dell’ingegno e soprattutto per non abbandonare un’idea così affascinante alla prima difficoltà).

La scatola è stata arricchita con un corpo interno in polistirene espanso che abbiamo portato a misura e scavato al suo interno con le nostre macchine utensili (lavorazioni di taglio e fresatura), la parte superficiale del corpo è stata rifinita con polietilene espanso in grado di conferire un aspetto più curato e meno grossolano. Il compito che abbiamo attribuito al polistirene è quello di dare una “struttura” alla scatola (struttura che si può ottenere più robusta anche solo scegliendo cartoni più spessi ma dovendo poi calibrare un mix di: tipologia di cartone, dimensionamento delle piegature, forma adeguata dell’involucro e soluzione di coperchio scelta, ad esempio separato o integrato). E’ inoltre evidente che il prototipo dello scolapiatti, inserito nel corpo in polistirene, risulta abbondantemente protetto dagli urti.

Per le prossime versioni abbiamo già trovato, visitando un’azienda in Inghilterra, materiali più eleganti, più gradevoli alla vista e piacevoli al tatto, ideali per la realizzazione dell’interno di una scatola che non abbia nulla da temere se confrontata con quella dei marchi più blasonati. Naturalmente i costi salgono proporzionalmente ma la resa, che vi mostreremo prossimamente, è spettacolare.

Continua…

A cura di (in ordine alfabetico):
Per. Ind. Berardi Raffaele: Tecnologia Meccanica, Styling (CAD 3D, rendering), Studio di Fattibilità, Materiali, Manufacturing, BoM Targets
Ing. Giaccaglia Cecilia: Autrice del progetto, Styling (sketches), Product Profile
Per. Ind. Zoppi Alessio: Styling (CAD 3D, rendering), Problem Solving e Ottimizzazione, Manufacturing, BoM Targets, Benchmarking

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Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 3: Piallatura e Rifilatura
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 4: Fresatura
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 5: Taglio
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 6: Finitura
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 7: Accessori funzionali – Articolo in modalità PRO
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 8: Sistema di giunzione – Articolo in modalità PRO
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 9: Sistema di scolo – Articolo in modalità PRO
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 10: Packaging
Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 11: Book

Packaging - Cartamodello Packaging - Ciliegina Packaging - Ciliegina Packaging - Riempimento interno in polistirene espanso Packaging - Taglio polistirene espanso Packaging Scolapiatti Ciliegina - Imbottitura e rivestimento superficiale Packaging Scolapiatti Ciliegina - Imbottitura e rivestimento superficiale Packaging Scolapiatti Ciliegina - Imbottitura e rivestimento superficiale

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Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 6: Finitura

Scritto da Raffaele Berardi il 20 febbraio 2017

Rubrica: Living Design

Titolo o argomento: Uno scolapiatti ricavato dal pieno

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Fase 6: Finitura delle superfici

La scelta, per la versione prototipale dello scolapiatti, è stata di lasciare il legno libero, privo di impregnanti, cere, finiture sintetiche di qualsivoglia tipo, al fine di poterne apprezzare totalmente l’essenza, il colore naturale, la “fragranza” e le venature. Qualunque trattamento potrà in ogni caso essere effettuato in un secondo momento effettuando numerose prove su campioni trattati a pennello, a spruzzo, a spugna, nel forno o, ancora, con abrasivi, spazzole, agenti chimici per l’invecchiamento artificiale, fiamme. Come al solito il limite è rappresentato dalla pura fantasia. Ad ogni modo la piallatura e la rifilatura hanno di per sé conferito una finitura superficiale ottimale, inoltre la stabilità di questa essenza e la bassa porosità ne permettono un uso “al nudo” purché all’interno dell’abitazione.

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Finitura superficie legno

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Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 3: Pro e contro, R&D

Scritto da Raffaele Berardi il 19 febbraio 2017

Rubrica: Prototipazione rapida

Titolo o argomento: Stampa 3D di tipo Liquid-Based

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Pro e contro

A favore della prototipazione rapida mediante Stereolitografia SLA giocano fattori come la possibilità di lavorare in continuo, anche tutto il giorno, persino senza operatore. E’ possibile costruire prototipi i cui volumi vanno da un cubo di lato pari a 25 centimetri fino a parallelepipedi di circa 70 x 60 x 50 centimetri. Il livello di accuratezza della stampa SLA è molto buono e ne consente l’uso praticamente in tutti i campi tecnologici. La finitura delle superfici è tra le migliori in assoluto dell’intera gamma di tecnologie per la stampa 3d. Infine c’è un ampio range di materiali impiegabili in questa specifica tecnica di stampa che consente di generare modelli decisamente realistici e addirittura direttamente utilizzabili come ad esempio nel campo delle protesi.

D’altra parte la stampa stereolitografica richiede strutture di supporto. I modelli 3d che hanno sporgenze e incavi (sottosquadri) devono avere strutture di sostegno che vengono stampate assieme ai modelli stessi. Tali strutture devono poi essere rimosse e questo richiede un lavoro extra, con la conseguente perdita di tempo, nonché il rischio di danneggiamento del modello 3d appena realizzato. Nota finale, per garantire la corretta robustezza del pezzo che si va ad ottenere, è importante sottoporlo ad un trattamento finale di indurimento onde evitare possibili rotture.

Ricerca e sviluppo

La ricerca è orientata ad ottenere resine con caratteristiche meccaniche via via superiori, processi di stampa più rapidi, software che offrono più funzioni, una tecnologia mirata ad ottenere stampi a basso costo per materiali termoplastici quali polipropilene, nylon, ABS, polietilene e policarbonato, nonché per la produzione di maschere, dime, supporti, utensili, guide, centraggi e tutto ciò che occorre come rapido ed efficiente ausilio alla produzione (ovvero l’ambito definito Rapid Tooling).

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Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 2: Fotopolimeri e Fotopolimerizzazione
Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 3: Pro e contro, R&D
Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 4: Esempi ed applicazioni

Image’s copyright: stratasys.com

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Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 5: Taglio

Scritto da Raffaele Berardi il 16 febbraio 2017

Rubrica: Living Design

Titolo o argomento: Uno scolapiatti ricavato dal pieno

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Fase 5: Taglio a misura

Ottenute le scanalature desiderate si procede con il taglio finale a misura del “lingotto”. Ritardare questa operazione permette un migliore bloccaggio del massello sotto le guide di fresatura in virtù di una più ampia superficie d’appoggio. Trattasi di una condizione ideale per il posizionamento agevole di morse, dime, sistemi di fissaggio e sistemi di guida. Inoltre effettuare il taglio a misura nella fase finale permette di eseguire qualche scanalatura in più che renda possibile scegliere tra le migliori ottenute, nonché di perfezionare le quote con un errore ammesso di pochi decimi di millimetro e controllare lo squadro qualora la fresatura delle scanalature non fosse risultata debitamente parallela ai margini dello scolapiatti.

Il taglio risulta più agevole ed intuitivo rispetto alla fresatura, la lama dispone di 36 denti, pronti a suddividersi il lavoro di asportazione dei trucioli, contro i soli 2 taglienti presenti sulla fresa. L’operazione va eseguita con decisione perché, anche in questo caso, un avanzamento troppo lento può provocare inestetiche bruciature. Un’azione decisa sulla macchina permette di avanzare in maniera pulita e lineare senza particolari problemi. Nel taglio di un legno duro come il Ciliegio americano, la lama non risulta mai eccessivamente calda e si procede in poche battute fino all’ultimazione del pezzo.

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Taglio del legno massello Taglio del legno masselloTaglio del legno massello grezzo Taglio del legno massello grezzo

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Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 4: Fresatura

Scritto da Raffaele Berardi il 15 febbraio 2017

Rubrica: Living Design

Titolo o argomento: Uno scolapiatti ricavato dal pieno

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Fase 4: Fresatura delle scanalature

Trattasi di una delle lavorazioni più affascinanti e delicate dell’intero processo di realizzazione. L’utensile impiegato per questa delicata lavorazione è sottoposto ad una velocità di rotazione che si compone con una velocità di avanzamento. Ma non solo… prima di iniziare l’avanzamento, che è combinato con la rotazione dell’utensile i cui taglienti permettono l’asportazione del truciolo, vi è una fase in cui l’utensile affonda verticalmente all’interno del legno forandolo. Durante questa fase non vi è alcun avanzamento, esso potrà essere avviato solo una volta raggiunta la profondità di taglio prefissata. Quindi in una prima fase avremo la rotazione dell’utensile combinata con l’affondamento verticale (vincolato dalle colonne della fresatrice), mentre nella seconda fase avremo la rotazione dell’utensile composta con l’avanzamento della macchina (tra i margini delimitati).

Il passaggio tra le due fasi risulta particolarmente delicato. Attese troppo lunghe comportano una bruciatura del legno ed il surriscaldamento dell’utensile, azioni troppo rapide possono stressare eccessivamente l’utensile che, se non è di elevata qualità, può non resistere alle sollecitazioni e danneggiarsi pericolosamente. La perfetta combinazione di questi due moti permette di ottenere una superficie omogenea, priva di bruciature e priva di tagli e ondulature lungo le pareti.

Di fondamentale importanza risultano anche le regolazioni cui è soggetto l’utensile, ovvero il suo posizionamento rispetto al sistema di guida della macchina e rispetto al mandrino. Infine la tecnica con cui si utilizza la fresatrice può permettere di ottenere risultati decisamente differenti a parità di tutte le altre condizioni. Scaricando correttamente le forze sul corpo macchina, e sui sistemi di guida, si riesce ad ottenere un avanzamento dolce e lineare che permette all’utensile di lavorare con un’ottima resa lasciando dietro di sé superfici quasi rettificate. Il modo di vibrare del sistema legno utensile e corpo macchina anticipano molto l’idea di quello che sarà il risultato finale. Bisogna fare davvero tante prove prima di trovare la combinazione giusta e “sentirla” mentre si effettua questa affascinante lavorazione.

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Fresatura legno massello Fresatura legno massello Fresatura legno - Fresa per Scanalatura Fresatura legno massello - Il truciolo Fresatura legno massello - Il truciolo Fresatura legno massello - Il truciolo Fresatura legno massello - Il truciolo Fresatura legno massello - Scanalatura Fresatura legno massello - Scanalatura Fresatura legno massello - Dettaglio tagliente fresa Fresatura legno massello - Scanalatura Fresatura legno massello - Prove di scanalatura su grezzo Fresatura legno massello - Prove di scanalatura su grezzo Fresatura legno massello - Prove di scanalatura su grezzo

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Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 2: Fotopolimeri e Fotopolimerizzazione

Scritto da Raffaele Berardi il 2 febbraio 2017

Rubrica: Prototipazione rapida

Titolo o argomento: Stampa 3D di tipo Liquid-Based

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Fotopolimeri

Ci sono diversi tipi di resine fotosensibili (o fotopolimeri) che possono solidificare se esposte a radiazioni elettromagnetiche che vanno dalle lunghezze d’onda dei raggi gamma, raggi X, raggi UV, radiazioni visibili all’occhio umano o, addirittura, raggi di elettroni (EB). Nella stampa 3D la sorgente elettromagnetica più utilizzata è quella dei raggi UV. Le resine fotosensibili agli UV sono formulate da monomeri liquidi reattivi, da agenti indurenti (che catalizzano la reazione aumentandone opportunamente la velocità) e da opportune polveri, filler e additivi utili a modificare le proprietà delle resine stesse.

Fotopolimerizzazione

La fotopolimerizzazione consiste in un processo analogo a quello della polimerizzazione ma basato su una reazione fotochimica ottenuta mediante l’induzione di energia emessa da sorgenti di radiazione elettromagnetica (E=h·ν dove “h” è la costante di Planck e “ν” la frequenza della radiazione elettromagnetica) quali ad esempio i raggi UV. La polimerizzazione, nella fattispecie la fotopolimerizzazione, assembla piccole molecole, dette “monomeri”, in catene di molecole che si ripetono in sequenza, dette “polimeri”. La reazione chimica è di tipo esotermico, ovvero con emissione di calore ed è accelerata grazie all’impiego di un catalizzatore, solitamente un radicale libero, generato termicamente o fotochimicamente. I radicali liberi generati mediante il processo fotochimico si ottengono grazie ad un fotoiniziatore che reagisce con la radiazione attinica, in questo caso i fotoni della luce ultravioletta, ovvero quel tipo di radiazione in grado di agire chimicamente su diverse sostanze. La luce attinica, quindi, agisce sul fotoiniziatore producendo un radicale libero il quale catalizza il processo di polimerizzazione. Affinché questo abbia luogo correttamente le catene di polimeri dovranno essere saldamente formate in un reticolo stabile che eviti la redissoluzione in monomeri liquidi. Le strade percorribili sono due: una lunga esposizione, incompatibile con i tempi ed i costi di prototipazione e produzione, oppure un laser ad elevata potenza.

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Fotopolimerizzazione

La luce attinica, quindi, agisce sul fotoiniziatore producendo un
radicale libero il quale catalizza il processo di polimerizzazione.
Image’s copyright: en.wikipedia.org

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Climatizzatori stazionari per camion Dometic CoolAir RTX e SP – Berardi Store

Scritto da Raffaele Berardi il 2 febbraio 2017

Berardi Store

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Vendita e assistenza autorizzata
Electrolux Dometic Waeco DEFA

e ancora:
Condaria, Cruisair, Marine Air Systems, Sealand
Cramer, Mobicool, Origo, Smev
AEG, Grand Cuisine, Frigidaire, Rex, Zanussi, Zoppas
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e
Professional per i settori indicati di seguito:

Settore alberghiero, ristorazione e catering
Settore automotive
Settore automotive alternativo
(prototipi di biciclette elettriche, moto elettriche,
Formula SAE elettriche ed ibride…)
Settore stazioni di ricarica Aria Condizionata
(per autoveicoli, bus, veicoli su rotaia, elicotteri)
Settore grandi impianti
(grandi cucine, grandi lavanderie)
Settore elettronica
Settore energie rinnovabili
(produzione, accumulo e gestione dell’energia)
Settore Robotica, Meccatronica, Automazione
Settore carpenteria metallica e lignea
Settore biomedicale
(refrigerazione e trasporto campioni biologici)
Settore tempo libero e avventura
Settore trasporti via terra, via mare e trasporti speciali
Settore residenziale
(tecnologie per le abitazioni del futuro)

Servizio Vendita Assistenza e Ricambi equipaggiamenti,
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per caravan, motorhome, camper barche…

Frigoriferi trivalenti ad assorbimento, climatizzatori, generatori, inverter, gruppi frigoriferi, kit fotovoltaici, eBike professionali, accessori di ogni genere…

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Aperti soprattutto durante le ferie : )

Sito web: www.berardi-store.eu
Contatti: www.berardi-store.eu/contattaci.html

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Stampa 3D: Stereolitografia SLA – Parte 1: Tecnica

Scritto da Raffaele Berardi il 28 gennaio 2017

Rubrica: Prototipazione rapida

Titolo o argomento: Stampa 3D di tipo Liquid-Based

Tecnica

La Stereolitografia SLA (StereoLitographic Apparatus) è una tecnica di stampa 3D introdotta da 3D Systems nel 1988, essa permette di realizzare oggetti in plastica direttamente dai dati forniti dal file CAD e convertiti in un formato denominato STL (Stereolithographic file). Il processo inizia in una vasca nella quale viene immessa una resina liquida fotosensibile. All’interno della vasca è immerso un elevatore che, inizialmente, è  posto appena sotto il livello della resina fotosensibile ed è dotato di supporti atti a sostenere il pezzo che verrà realizzato.

L’operatore carica un file CAD che un sistema di traduzione converte in automatico in STL dopodiché l’unità centrale provvede a tagliare il modello 3D in sezioni (operazione di slicing) da 0,025mm fino ad un massimo di 0,5mm di spessore. Il computer controlla un sistema ottico basato su laser che va a polimerizzare, solidificando, uno strato di resina per volta; ogni strato corrisponde alla relativa sezione 2D in cui è stato suddiviso il modello. L’elevatore si abbassa di uno strato, ogni volta che una sezione 2D è stata ultimata, fino ad immergere l’intero prototipo al suo completamento. In questo modo c’è sempre uno strato di resina liquida pronta a polimerizzare nella parte superiore esposta al raggio laser.

Una lama, posta sulla superficie della resina, pulisce e riprepara lo strato successivo di resina in modo omogeneo per la polimerizzazione seguente (un po’ come se stendeste con una spatola il miele o una crema all’interno di una formina metallica per torte). Ora il laser può disegnare il nuovo strato. Al termine del processo il modello 3D fisico ottenuto viene estratto dalla vasca e sottoposto a pulizia dall’eccesso di polimeri.

I componenti principali dell’impianto sono: il computer (con il relativo software a corredo), l’unità centrale (controller), il pannello di controllo, il sistema laser (con la relativa ottica), la vasca, il sostegno elevatore (con i relativi supporti) e la lama di ripristino e omogeneizzazione dello strato superficiale.

Continua…

Video

Trovate un interessante video sulla stampa SLA professionale al seguente link:
https://www.youtube.com/watch?v=Gs5R3PHavSI

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Passaggio laser su resina fotopolimerica

Osservando il bagno di resina fotopolimerica si notano i rapidi movimenti
del laser intento a polimerizzare il nuovo strato.
Image’s copyright: 3dsystems.com

Estrazione pezzo da fotopolimerizzazione resina - Stampa 3d SLA Stereolitografica

Il sollevatore estrae il pezzo fotopolimerizzato dal bagno di resina.
Image’s copyright: 3dsystems.com

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Ciliegina, uno scolapiatti ingegneristico. Dal tronco al book. Fase 3: Piallatura e Rifilatura

Scritto da Raffaele Berardi il 21 gennaio 2017

Rubrica: Living Design

Titolo o argomento: Uno scolapiatti ricavato dal pieno

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Fase 3: Piallatura e Rifilatura

La piallatura consiste di 4 fasi che si svolgono, nel nostro caso, in tre diversi macchinari. Il primo passaggio del massello nella “piallatrice a filo” permette di ottenere la prima superficie di riferimento perfettamente piana; il secondo passaggio nella medesima piallatrice, questa volta ponendo l’elemento in posizione verticale, offre un riscontro perfettamente ortogonale al primo piano piallato (utile come riferimento geometrico per le lavorazioni di fresatura e taglio ad esempio); il terzo passaggio nella “piallatrice a spessore” restituisce i due piani principali perfettamente paralleli conferendo una finitura quasi definitiva; infine il quarto passaggio in una “calibratrice a doppio rullo” permette di ottenere uno spessore calibrato al valore desiderato con un’ottima finitura superficiale. Lo spessore calibrato finale permette ovviamente di ottenere pezzi perfettamente compatibili in quanto dotati delle stesse altezze (precisione decimale +/- 3 decimi di millimetro). Ora i masselli sono pronti per la rifilatura e lo squadro di tutti gli altri lati nonché per le successive lavorazioni che conferiranno lo stile desiderato.

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