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Moduli di sicurezza
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Nelle macchine e negli impianti industriali dove la protezione degli operatori non è negoziabile, la scelta del modulo di sicurezza corretto è la differenza tra un sistema conforme e un sistema esposto a responsabilità legali e fermi produttivi. Elexonik mette a disposizione di costruttori di macchine, integratori di sistema e manutentori un catalogo strutturato di moduli di sicurezza - relè di sicurezza, moduli di espansione I/O e controllori di sicurezza programmabili - selezionati tra i principali brand del settore e disponibili con spedizione tramite corriere espresso in 3, 5 o 7 giorni lavorativi. Il team tecnico supporta i clienti nella verifica della compatibilità tra il modulo scelto e l'architettura di sicurezza esistente, nell'interpretazione delle sigle prodotto e nella selezione della variante con il Performance Level o SIL corretto per l'applicazione specifica.
Questa categoria fa parte della struttura PLC, HMI e analisi dati del catalogo Controllo e Automazione disponibile su Elexonik. Chi lavora quotidianamente su dichiarazioni di conformità CE sa che ordinare il modulo sbagliato - per livello di sicurezza, tipo di ingresso o tensione di alimentazione - significa dover rifare la valutazione del rischio e ritardare la messa in servizio. Per questo il supporto tecnico pre-vendita è un servizio operativo, non una formula: prima di confermare l'ordine, il team Elexonik verifica codice, configurazione e compatibilità con i dispositivi di campo già installati.
Cosa sono i moduli di sicurezza e a cosa servono
Un modulo di sicurezza è un dispositivo progettato per monitorare i componenti di sicurezza di una macchina - pulsanti di emergenza, barriere fotoelettriche, interruttori su ripari mobili, finecorsa di sicurezza - e, in caso di anomalia o richiesta di arresto, avviare una reazione sicura e affidabile. A differenza di un relè standard, un modulo di sicurezza certificato integra ridondanza interna, autocontrollo costante e contatti a guida forzata: caratteristiche che rendono rilevabile qualsiasi guasto interno prima che possa provocare una situazione pericolosa.
Il punto critico che distingue un modulo di sicurezza da un relè elettromeccanico convenzionale è la gestione dei guasti pericolosi. In un relè standard, la fusione dei contatti è un guasto non rilevabile che può impedire l'apertura del circuito anche in presenza di un comando di arresto: il sistema continua a funzionare come se nulla fosse accaduto. Un modulo di sicurezza certificato è progettato per rendere questi guasti rilevabili e non pericolosi, aprendo in modo affidabile i propri contatti di uscita per diseccitare i contattori di potenza. Questo è il motivo per cui il loro utilizzo è obbligatorio in tutte le applicazioni in cui è definito un livello di Performance Level (PL) secondo EN ISO 13849-1 o un Safety Integrity Level (SIL) secondo IEC 62061.
Le famiglie disponibili a catalogo
Il catalogo moduli di sicurezza di Elexonik copre tre famiglie principali, con caratteristiche tecniche e criteri di selezione distinti:
Relè di sicurezza: sono la soluzione classica e robusta per funzioni di sicurezza singole e ben definite. Un relè di sicurezza dedicato alla gestione di un circuito di arresto di emergenza ha una logica fissa, un numero definito di ingressi e uscite e una certificazione specifica per quella funzione. Sono la scelta corretta quando la funzione di sicurezza da gestire è una sola o quando l'impianto ha una struttura semplice che non richiede flessibilità di configurazione. Per applicazioni dove la ridondanza e la semplicità di installazione sono prioritarie, brand come Pilz e Schmersal offrono gamme complete con certificazioni TÜV e documentazione tecnica aggiornata, disponibili a catalogo con supporto pre-vendita per la verifica del livello di sicurezza raggiungibile.
Moduli di espansione I/O di sicurezza: servono per ampliare il numero di ingressi o uscite di un modulo base o di un PLC di sicurezza, spesso configurabili tramite software. Sono indispensabili quando il numero di dispositivi di campo da monitorare supera la capacità del modulo principale o quando l'architettura di sicurezza richiede la distribuzione degli I/O in punti diversi dell'impianto. Phoenix Contact e Wago propongono soluzioni di espansione con certificazioni fino a SIL 3 e PL e, ordinabili con supporto tecnico per la definizione della configurazione corretta in funzione del sistema di controllo esistente.
Controllori di sicurezza compatti e programmabili: sono soluzioni flessibili e scalabili per gestire più funzioni di sicurezza in una singola unità. A differenza dei relè di sicurezza a logica fissa, i controllori programmabili permettono di configurare via software funzioni diverse - gestione di ripari mobili, controllo di velocità sicura, comandi a due mani - riducendo il numero di dispositivi installati e semplificando il cablaggio del quadro. Sono la soluzione preferita su macchine complesse con più zone di sicurezza indipendenti.
Come scegliere il modulo di sicurezza corretto: guida operativa
La selezione di un modulo di sicurezza non si riduce alla scelta del dispositivo con il numero di I/O sufficiente. Chi ha già progettato sistemi di sicurezza sa che esistono sequenze di verifica obbligatorie, e saltare anche un solo passaggio porta sistematicamente a incompatibilità in fase di collaudo o a sistemi non conformi alla normativa applicabile.
Criteri di verifica prima dell'ordine
Definisci la funzione di sicurezza richiesta prima di scegliere il modulo. Le funzioni di sicurezza più comuni sono: monitoraggio di arresti di emergenza (E-Stop), controllo di ripari mobili con o senza bloccaggio, collegamento a barriere fotoelettriche o laser scanner, comandi a due mani, controllo di velocità sicura (zero-speed). Ogni funzione ha requisiti specifici sul tipo di ingresso accettato e sull'architettura interna del modulo. Un modulo certificato per la gestione di un E-Stop non è necessariamente idoneo per il monitoraggio di un riparo mobile con sblocco controllato: verifica sempre che la funzione specifica sia esplicitamente citata nella documentazione di certificazione del dispositivo.
Determina il Performance Level o SIL richiesto dalla valutazione del rischio. Prima di selezionare il modulo, devi avere in mano la valutazione del rischio della macchina e il PL richiesto per ogni funzione di sicurezza, secondo EN ISO 13849-1, oppure il SIL richiesto secondo IEC 62061. Il PL raggiunto dal sistema dipende non solo dal modulo di sicurezza, ma dall'intera catena: dispositivo di ingresso, modulo, attuatore. Un relè di sicurezza con PL e certificato non garantisce automaticamente che il sistema raggiunga PL e: devi verificare il contributo di ogni componente al calcolo complessivo.
Verifica il numero e il tipo di ingressi e uscite necessari. Conta i dispositivi di campo da collegare: ogni pulsante di emergenza, ogni finecorsa di sicurezza, ogni barriera fotoelettrica richiede un ingresso dedicato. Verifica il tipo di uscita necessaria: relè, uscita statica a semiconduttore o uscita a transistor. Le uscite a relè sono le più comuni e compatibili con la maggior parte dei circuiti di potenza; le uscite statiche sono preferibili dove la frequenza di manovra è elevata e si vogliono ridurre le sollecitazioni meccaniche.
Controlla la tensione di alimentazione e la tensione di ingresso richiesta dai dispositivi di campo. I moduli di sicurezza sono disponibili principalmente in versioni 24 Vc.c. e 100-240 Vc.a. La tensione di alimentazione deve corrispondere a quella disponibile nel quadro. Verifica anche che la tensione di ingresso del modulo sia compatibile con quella fornita dai dispositivi di campo: alcuni dispositivi di sicurezza a doppio canale richiedono tensioni di prova specifiche sui contatti per il rilevamento di cortocircuiti tra i due canali.
Verifica la necessità di funzionalità aggiuntive. Alcuni processi richiedono ritardi all'eccitazione o alla diseccitazione per gestire sequenze temporali di sicurezza. Verifica se il processo richiede un ritardo programmabile e se il modulo selezionato lo supporta con la risoluzione necessaria. Valuta anche la necessità di espansione futura: se l'impianto prevede aggiunte di zone di sicurezza, un sistema con moduli di espansione compatibili riduce i costi di modifica rispetto alla sostituzione dell'intera architettura.
Errori frequenti nella selezione e nella sostituzione di moduli di sicurezza
Chi acquista moduli di sicurezza per la prima volta o chi gestisce sostituzioni su impianti esistenti si trova spesso ad affrontare scenari che non emergono dalla semplice lettura del datasheet. Questi sono i casi che il team Elexonik incontra più frequentemente.
Il caso della sostituzione "equivalente" su impianto esistente
Un errore ricorrente riguarda la sostituzione di moduli di sicurezza su macchine già in esercizio. Il responsabile della manutenzione ordina il modello che visivamente sembra identico al guasto - stessa marca, stessa categoria di prodotto - ma con una versione o una configurazione di ingressi diversa. Il risultato è che il modulo arriva, si installa, ma la funzione di sicurezza non risponde come atteso perché il tipo di ingresso accettato è cambiato tra le versioni (es. da ingresso a due canali a ingresso a un canale con monitor di corto) oppure perché il tempo di risposta del nuovo modulo è diverso da quello del precedente e incide sul calcolo del PL dell'intera catena. Quando un cliente ci contatta per sostituire un modulo di sicurezza, la prima cosa che il team Elexonik verifica è la sigla completa del modello esistente, inclusi tutti i suffissi che identificano la configurazione specifica: non solo il nome commerciale, ma l'intera stringa di codice che definisce tensione, ingressi, uscite e opzioni installate.
Sottostima del PL richiesto per la funzione specifica
Un altro caso frequente è la selezione di un modulo di sicurezza basandosi sul PL massimo dichiarato nella scheda tecnica del dispositivo, senza verificare il PL effettivamente raggiunto nell'architettura specifica dell'applicazione. Un modulo certificato PL e può raggiungere PL e solo con determinati tipi di dispositivi di ingresso e in specifiche configurazioni di cablaggio: categoria 3 o categoria 4 secondo EN ISO 13849-1. Se i finecorsa di sicurezza installati sul riparo mobile non sono adatti alla categoria richiesta, il sistema nel suo complesso non raggiunge il PL atteso, indipendentemente dal livello di certificazione del modulo. Il team tecnico Elexonik supporta i clienti nella verifica dell'intera catena di sicurezza, non solo del singolo dispositivo.
Mancanza di documentazione aggiornata per la dichiarazione di conformità
Chi costruisce macchine in serie sa che la dichiarazione di conformità CE richiede la documentazione tecnica aggiornata di ogni componente di sicurezza: certificato di tipo, dati di affidabilità (MTTFd, DCavg, CCF) e versione firmware certificata. Un modulo di sicurezza con certificazione scaduta o con una versione hardware non più supportata dal certificato TÜV genera problemi in fase di audit. Elexonik fornisce componenti con documentazione tecnica completa e supporta i costruttori nella verifica della versione corrente certificata prima dell'ordine.
Applicazioni reali: dove vengono impiegati i moduli di sicurezza
Messa in sicurezza di ripari mobili e accessi a zone pericolose
Nelle linee di produzione con robot collaborativi e celle automatizzate, ogni accesso alla zona pericolosa deve essere monitorato da un sistema di sicurezza che arresti il movimento prima che l'operatore possa raggiungere la parte in moto. I moduli di sicurezza gestiscono gli interruttori di sicurezza su porte e carter, verificando sia la posizione del riparo sia l'integrità del circuito di ingresso. In questi contesti, la categoria 4 secondo EN ISO 13849-1 è spesso il requisito minimo, e la scelta del modulo deve essere coerente con il livello di copertura diagnostica richiesto.
Circuiti di arresto di emergenza su presse e macchine utensili
Su presse a iniezione, presse meccaniche e centri di lavoro, il circuito di arresto di emergenza è la funzione di sicurezza più critica dell'intera macchina. I moduli di sicurezza dedicati alla gestione degli E-Stop monitorano in continuo l'integrità del circuito di ingresso e aprono le uscite verso i contattori di potenza entro i tempi di risposta certificati. La scelta del modulo deve tenere conto del numero di pulsanti di emergenza in serie, del tipo di contatto (normalmente chiuso singolo o doppio canale) e della necessità di reset manuale o automatico dopo l'intervento.
Comandi a due mani su macchine con utensili pericolosi
Nelle macchine dove l'operatore deve inserire le mani nella zona di lavoro solo quando l'utensile è fermo - punzonatrici, presse di stampaggio, ghigliottine - i comandi a due mani impongono la sincronizzazione simultanea degli ingressi per avviare il ciclo. I moduli di sicurezza per comandi a due mani verificano che i due segnali di ingresso arrivino entro una finestra temporale definita (tipicamente 0,5 secondi secondo EN 574) e bloccano l'avvio se uno dei due pulsanti viene tenuto premuto in modo continuativo.
Controllo di velocità sicura e monitoraggio di arresto su motori
In applicazioni dove l'operatore deve accedere alla macchina con il motore in stato di rallentamento controllato - cambio utensile su torni o fresatrici, regolazioni su linee di laminazione - i moduli per il controllo della velocità sicura verificano che il motore sia effettivamente fermo o al di sotto della soglia di velocità consentita prima di abilitare l'accesso. Questi moduli richiedono un segnale di feedback dalla parte in moto (encoder, sensore di velocità) e devono essere selezionati in funzione del tipo di trasduttore disponibile e della risoluzione di velocità richiesta.
Compatibilità, accessori e componenti correlati
I moduli di sicurezza non operano come dispositivi isolati: sono il nodo centrale di un'architettura che include dispositivi di ingresso, attuatori di uscita e, nelle installazioni più complesse, sistemi di supervisione della sicurezza. Prima di completare la specifica, è necessario verificare la coerenza di ogni elemento della catena.
I dispositivi di campo - pulsanti di emergenza, finecorsa di sicurezza, barriere fotoelettriche e sensori di prossimità magnetici per ripari - devono essere compatibili per tipo di contatto (normalmente chiuso, doppio canale, con o senza contatti di monitoraggio) con il tipo di ingresso del modulo selezionato. Un modulo che richiede un ingresso a doppio canale non può essere collegato a un finecorsa con un solo contatto NC senza modificare l'architettura e ricalcolare il PL raggiunto.
Sul lato uscita, i contattori che ricevono il comando di apertura dai moduli di sicurezza devono essere selezionati con contatti a guida forzata per permettere al modulo stesso di verificarne lo stato tramite i circuiti di monitoraggio (EDM - External Device Monitoring). I contattori disponibili nel catalogo Elexonik coprono le taglie più comuni per questa applicazione, con supporto tecnico per la verifica della compatibilità con il circuito EDM del modulo scelto.
Per le installazioni che richiedono la supervisione centralizzata delle funzioni di sicurezza e l'integrazione con sistemi di diagnostica, i PLC di sicurezza e i display HMI con protocolli di comunicazione per reti di sicurezza completano l'ecosistema. Il team Elexonik supporta la verifica della compatibilità tra moduli di sicurezza e sistemi di controllo nella fase di pre-vendita, prima che l'ordine venga confermato.
Elexonik gestisce concretamente anche le richieste di moduli di sicurezza fuori produzione: quando un cliente ci contatta con la sigla di un dispositivo non più disponibile, il team verifica la compatibilità funzionale e normativa con le versioni equivalenti nel catalogo attuale, controllando che la sostituzione non richieda una revisione della valutazione del rischio. Puoi richiedere questa verifica direttamente dalla pagina contatti prima di procedere all'ordine.
Normative di riferimento per la sicurezza delle macchine
I moduli di sicurezza installati su macchine destinate al mercato europeo devono essere conformi ai requisiti della Direttiva Macchine 2006/42/CE, che impone la valutazione del rischio e l'adozione di misure di riduzione appropriate per ogni pericolo identificato. Le norme armonizzate di riferimento per la progettazione e la verifica delle funzioni di sicurezza sono due, complementari e non alternative.
EN ISO 13849-1 e IEC 62061: quale norma applicare
La EN ISO 13849-1 definisce i requisiti per le parti dei sistemi di controllo relative alla sicurezza, introducendo il concetto di Performance Level (PL) da a a e e le categorie strutturali da B a 4. Questa norma è applicabile a sistemi di controllo di qualsiasi tecnologia - elettrica, pneumatica, idraulica - ed è la più utilizzata nella pratica progettuale per macchine di uso generale. Il PL richiesto per ogni funzione di sicurezza si determina dalla valutazione del rischio e dipende dalla gravità del danno potenziale, dalla frequenza di esposizione e dalla possibilità di evitare il pericolo.
La IEC 62061 si applica specificamente ai sistemi di controllo elettrici, elettronici ed elettronici programmabili (SRECS) e introduce il concetto di Safety Integrity Level (SIL) da 1 a 3. È la norma di riferimento per sistemi complessi con componenti programmabili, dove la quantificazione probabilistica dei guasti è più dettagliata. I produttori di moduli di sicurezza certificano i propri dispositivi rispetto a entrambe le norme, fornendo i dati di affidabilità - MTTFd, DCavg, coefficiente CCF - necessari per il calcolo del PL o SIL dell'intera funzione di sicurezza.
Per le applicazioni che richiedono funzioni di sicurezza su sistemi con componenti programmabili, la verifica della conformità normativa dei moduli selezionati è parte integrante del supporto tecnico che il team Elexonik offre prima della conferma dell'ordine.
I brand disponibili per i moduli di sicurezza
- Siemens - Relè di sicurezza della gamma SIRIUS 3SK e controllori di sicurezza SIRIUS Safety Integrated, con integrazione nativa nel sistema di automazione Simatic e supporto per la parametrizzazione tramite software TIA Portal. Indicati per costruttori di macchine con infrastruttura di automazione Siemens già presente, con documentazione tecnica completa per la dichiarazione di conformità CE.
- Pilz - Gamma PNOZ e myPNOZ per funzioni di sicurezza singole e sistemi modulari, con certificazioni TÜV per PL e e SIL 3. Tra i brand più richiesti su macchine con requisiti di sicurezza elevati in settori metalmeccanico, packaging e industria alimentare. Ordinabili con supporto tecnico per la verifica del PL raggiunto nell'architettura specifica dell'applicazione.
- Schmersal - Moduli di sicurezza specificamente progettati per il monitoraggio di ripari mobili e sistemi di interblocco, con ampia gamma di soluzioni per il collegamento diretto a interruttori di sicurezza della stessa linea. Documentazione tecnica con dati di affidabilità per EN ISO 13849-1 disponibile a corredo di ogni dispositivo.
- Phoenix Contact - Moduli I/O di sicurezza della gamma PSR e controllori di sicurezza Inline per architetture distribuite, con certificazioni fino a SIL 3 e PL e. Soluzioni ordinate frequentemente da integratori di sistema che lavorano su impianti con requisiti di functional safety in settori oil & gas, chimica e farmaceutica.
- Omron - Relè di sicurezza e controllori della gamma G9S e G9SP, con supporto per funzioni di sicurezza complesse su macchine con più zone indipendenti. Ampiamente utilizzati in automazione industriale e packaging, con disponibilità di moduli di espansione I/O compatibili ordinabili dallo stesso catalogo.
- Schneider Electric - Moduli di sicurezza della gamma Preventa XPS per la gestione di arresti di emergenza, ripari mobili e barriere immateriali, con certificazioni secondo EN ISO 13849-1. Indicati per quadri di automazione in ambito industriale e terziario, con integrazione nel sistema EcoStruxure per il monitoraggio remoto dello stato delle funzioni di sicurezza.
Domande frequenti sui moduli di sicurezza per l'automazione industriale
Come funziona un modulo di sicurezza e in cosa si differenzia da un relè standard?
Un modulo di sicurezza è un dispositivo che monitora i componenti di sicurezza di un macchinario - come pulsanti di emergenza o barriere ottiche - e, grazie a circuiti interni ridondanti, in caso di richiesta di arresto o di guasto apre in modo affidabile i propri contatti di uscita per diseccitare i contattori di potenza e arrestare le parti pericolose della macchina. La differenza fondamentale rispetto a un relè standard è la rilevabilità dei guasti: in un relè convenzionale, la fusione dei contatti è un guasto pericoloso non rilevabile che può impedire l'apertura del circuito anche in presenza di un comando di arresto. Un modulo di sicurezza certificato è invece progettato con ridondanza interna, autocontrollo costante e contatti a guida forzata, caratteristiche che rendono i guasti pericolosi rilevabili prima che possano causare una situazione di pericolo. Questo giustifica il loro utilizzo obbligatorio in tutte le applicazioni dove è definito un Performance Level secondo EN ISO 13849-1 o un SIL secondo IEC 62061.
Quali sono i criteri principali per scegliere il modulo di sicurezza corretto per la mia applicazione?
La selezione deve partire dalla valutazione del rischio della macchina, che definisce il Performance Level (PL) o SIL richiesto per ogni funzione di sicurezza. Una volta noto il PL richiesto, occorre verificare: la funzione di sicurezza specifica da gestire (E-Stop, riparo mobile, barriera fotoelettrica, comando a due mani, controllo velocità sicura), il numero e il tipo di ingressi necessari (singolo canale o doppio canale, con o senza monitoraggio di corto), il tipo di uscita richiesta dall'attuatore finale (relè, uscita statica), la tensione di alimentazione disponibile nel quadro (24 Vc.c. o 100-240 Vc.a.) e la necessità di funzionalità aggiuntive come ritardi programmabili o capacità di espansione. Il team Elexonik supporta la verifica di questi parametri prima di confermare l'ordine, per evitare incompatibilità in fase di collaudo.
Quali sono i 5 principi del ciclo di vita della sicurezza funzionale nell'automazione industriale?
Nel contesto dell'automazione industriale, la progettazione di sistemi sicuri segue un ciclo di vita strutturato in cinque fasi essenziali: valutazione dei rischi per identificare tutti i pericoli presenti sulla macchina o nell'impianto; progettazione delle misure di riduzione del rischio, sia intrinseche che protettive; implementazione delle funzioni di sicurezza utilizzando componenti certificati e affidabili, tra cui i moduli di sicurezza; validazione del sistema per verificare che il livello di sicurezza richiesto sia stato effettivamente raggiunto; mantenimento e monitoraggio delle prestazioni di sicurezza per l'intero ciclo di vita della macchina. Elexonik supporta i costruttori di macchine e gli integratori nelle fasi di implementazione e validazione, fornendo componenti con certificazioni e dati tecnici - MTTFd, DCavg, CCF - indispensabili per la valutazione del PL raggiunto e per la redazione della dichiarazione di conformità CE.
È possibile sostituire un modulo di sicurezza fuori produzione con un equivalente senza rifare la valutazione del rischio?
Dipende dalla compatibilità funzionale e normativa tra il modulo originale e il sostituto. Se il nuovo modulo ha lo stesso tipo di ingresso, lo stesso numero di canali, lo stesso tipo di uscita e raggiunge un PL uguale o superiore a quello del dispositivo originale nella stessa configurazione di cablaggio, la sostituzione può essere documentata senza revisione completa della valutazione del rischio. Se invece cambia la categoria strutturale, il tipo di ingresso o i dati di affidabilità in modo significativo, è necessaria almeno una verifica del PL raggiunto dall'intera catena con il nuovo componente. Quando un cliente ci contatta per gestire la sostituzione di un modulo di sicurezza non più disponibile, il team Elexonik verifica la sigla completa del dispositivo esistente, confronta i parametri tecnici con le versioni equivalenti nel catalogo attuale e, se necessario, fornisce i dati di affidabilità del sostituto per supportare la documentazione tecnica. Puoi richiedere questa verifica tramite la pagina contatti prima di procedere all'ordine.
Supporto tecnico e spedizioni per i moduli di sicurezza
Elexonik supporta costruttori di macchine, integratori di sistema e responsabili acquisti nella selezione dei moduli di sicurezza corretti per ogni applicazione, con un servizio di consulenza tecnica pre-vendita pensato per chi non può permettersi di ricevere un componente incompatibile con la propria architettura di sicurezza. Per verificare il PL raggiunto con un determinato modulo, per identificare un equivalente di un dispositivo fuori produzione o per richiedere supporto nella lettura di una sigla prodotto, puoi contattarci tramite la pagina contatti o scriverci su WhatsApp per una risposta diretta dal team tecnico.
Oltre alla fornitura di componenti nuovi, Elexonik offre un servizio di riparazione e assistenza tecnica su numerosi componenti industriali, inclusi moduli di sicurezza e sistemi di controllo: un'opzione concreta quando il fermo macchina non ammette i tempi di attesa per un ricambio non immediatamente reperibile. Tutti i dettagli sono disponibili nella pagina dedicata a riparazioni e assistenza tecnica.
Le spedizioni vengono gestite in 3, 5 o 7 giorni lavorativi tramite corriere espresso, in base alla disponibilità del prodotto. Gli acquisti sono coperti da garanzia secondo le condizioni di vendita pubblicate sul sito. Per conoscere il nostro approccio al settore e come lavoriamo con installatori e costruttori di macchine, puoi visitare la pagina chi siamo.