100 anni di innovazioni a Heerbrugg

Author: Eugen Voit

L’azienda “Heinrich Wild, officina di meccanica di precisione e ottica” è stata fondata a Heerbrugg, Svizzera, il 26 aprile 1921. Per decenni l’azienda si è sviluppata fino a diventare la famosissima Leica Geosystems AG, una componente essenziale del gruppo tecnologico Hexagon. Il fondatore e maestro dell’innovazione Heinrich Wild ha rivoluzionato il settore delle rilevazioni con strumenti più piccoli, più maneggevoli e tuttavia più precisi. Heerbrugg è sempre stata la culla di grandi novità: il primo distanziometro optoelettronico nel 1968, il primo teodolite elettronico con rilevamento digitale dei dati nel 1977, il primo sistema di misurazione basato su GPS nel 1984, il primo livello digitale nel 1990, il primo distanziometro laser portatile nel 1993, il primo sensore per immagini aeree digitale nel 2000 e il laser scanner più piccolo, più leggero e di facile impiego nel 2019. Qual è il segreto del successo di questa storia innovativa che si protrae da 100 anni?

Un inizio difficile

La crisi strutturale dell’industria dei ricami nei primi anni 20’ dell’ultimo secolo colpisce la Svizzera Orientale e in particolare la Valle del Reno così fortemente da avere un impatto sulla regione ben superiore di quello che avrà la crisi economica mondiale dieci anni dopo. Poiché al tempo stesso i grandi progetti per la regolazione del Reno stavano terminando, occorrevano con urgenza nuove opportunità di lavoro per gli abitanti della Valle del Reno.

Dopo il suo incarico alla Topografia Federale Svizzera, Heinrich Wild crea il dipartimento geodetico in qualità di capo ingegnere presso le Zeiss-Werke a Jena, Germania. Gode già della reputazione di brillante inventore nel mondo della misurazione. A causa dell’incerto futuro nel dopoguerra e la continua svalutazione del denaro, vuole tornare in Svizzera con la sua famiglia. Con in mente i piani di progettazione di strumenti geodetici e fotogrammetrici, cerca dei partner in Svizzera per fondare un laboratorio sperimentale di ottica e meccanica di precisione. Si ricorda del suo compagno ufficiale Dr. Robert Helbling a Flums: il titolare di un noto ufficio di misurazioni sa ben valutare le necessità del mercato. Dai tempi dei loro studi presso la ETH, Helbling conosce Jacob Schmidheiny, un industriale della Valle del Reno. A Schmidheiny piace il progetto e quale imprenditore di successo ha l’intuito giusto e il denaro necessario. Heinrich Wild fa notare che sono disponibili specialisti in meccanica di precisione nell’area dell’industria orologiera nei cantoni svizzeri occidentali. Ma il pensiero guida di Schmidheiny è chiaro fin dall’inizio: creare lavoro per la gente nella Valle del Reno.

Il 26 aprile 1921 i tre sottoscrivono un contratto e fondano un’azienda semplice dal nome “Heinrich Wild, officina di meccanica di precisione e ottica, Heerbrugg.” La produzione del nuovo livello di Heinrich Wild ha inizio, ma nel 1921 molte delle sue idee innovative e progetti non sono ancora tecnicamente maturi. Dopo un anno - prima ancora di aver venduto i primi strumenti - il capitale dell’azienda è esaurito. Nel 1923 l’azienda riceve un apporto di nuovi capitali attraverso la fondazione della “VerkaufsAktiengesellschaft Heinrich Wilds Geodätische Instrumente Heerbrugg" (la società per la vendita di strumenti geodetici di Heinrich Wild a Heerbrugg). Su commissione, questa società per azioni fornisce credito e ottiene ordini per i prodotti. Tuttavia, a causa di problemi tecnici di produzione accompagnati dalla mancanza di specialisti in ottica e meccanica di precisione, la visione di Heinrich Wild di un teodolite universale piccolo e compatto si rivela difficile da realizzare: nel 1924 sono completati solo 27 dei 350 teodoliti T2 programmati. La società raggiunge un terreno sicuro solo nel 1929 e per la prima volta corrisponde un dividendo.

Le invenzioni di Heinrich Wild sono anche le fondamenta della fotogrammetria. Ciò ha reso possibile la creazione in modo economico di mappe precise, come l'allora nuova mappa nazionale svizzera. I fototeodoliti, gli autografi e le fotocamere aeree di WILD diventano presto rinomati in tutto il mondo.

L’officina sperimentale diventa una società

La razionalizzazione dell'organizzazione e la creazione di una rete di vendita mondiale da parte del nuovo direttore Dr. Albert Schmidheiny nel 1930 porta ad una prima fase di espansione con 250 dipendenti. La crisi economica degli anni ‘30 interrompe l’espansione, ma nel 1933 rimangono 130 dipendenti.

La situazione politica sempre più minacciosa degli anni ‘30 da il via alla necessità di strumenti militari anche in Svizzera. A tempo di record, prototipi di telemetri, mirini telescopici, telescopi omnidirezionali e strumenti per unità d’artiglieria vengono sviluppati, costruiti e dimostrati a Berna. A seguito di questa attività di successo, WILD diventa uno dei maggiori fornitori dell’esercito svizzero, e l’espansione a Heerbrugg riprende.

Durante la seconda fase di sviluppo fra il 1936 e il 1941, l’organico aumenta a oltre 1.000 dipendenti. Rimane allo stesso livello fino al 1951 per poi riprendere a salire rapidamente, superando quota 3.000 nell’ottobre 1961.

L’inventore geniale abbandona la società in crescita

Verso il 1930 Heinrich Wild si trasferisce con la famiglia da Heerbrugg a Zurigo. Di rado torna nella Valle del Reno e la comunicazione diventa sempre più difficile. Nel 1933 lascia la società e inizia un’attività propria come inventore e designer. Heerbrugg continua a commissionarlo fino al 1935, quando firma un contratto con Kern & Co ad Aarau. Rimarrà fedele alla Kern fino al suo decesso nel 1951. Tuttavia, il nome “Wild” resta onnipresente nel nome della società e dei prodotti fino al 1990, quando inizia l’era della Leica. Per molti nella Valle del Reno “Wild” è ancora sinonimo della fabbrica di Heerbrugg.

Scarsità di lavoratori qualificati

Il reclutamento di personale dai centri ottici dell'epoca aiuta a contrastare l'acuta carenza di lavoratori qualificati nel settore ottico e della meccanica di precisione, ma l'obiettivo è quello di reclutare e formare personale dalla Valle del Reno. Già nel 1921 due apprendisti selezionati personalmente da Heinrich Wild iniziano il loro apprendistato a Lustenau. Per fornire una formazione ancora più mirata, nel 1924 viene fondata un’apposita scuola che nel 1930 diventa la Fachschule für Feinmechaniker und Optiker, la Scuola Tecnica per meccanici di precisione e ottici.

Il culmine dell’epoca dell'ingegneria di precisione

Nel 1943 gli strumenti da disegno WILD vengono lanciati sul mercato. L’impulso proviene non da ultimo dal teodolite Kern DKM1 che porta l’iscrizione “Costruzione Dr. H. Wild”, nonostante le proteste provenienti da Heerbrugg. Quando viene lanciato nel 1944, il teodolite astronomico T4 rappresenta l'apice della precisione optomeccanica. Questo strumento permette la lettura diretta di 0,1” con una precisione di ±0,3” - ancora oggi leggendaria.

WILD collabora anche con partner di ricerca internazionali. Nel 1952, ad esempio, va in produzione la fotocamera balistica BC-4 - sviluppata insieme a Centro di Ricerca Balistica negli USA . Questa fotocamera associa l’elevata precisione di misurazione angolare del T4 con la capacità di alta risoluzione degli obiettivi speciali per immagini aeree. In seguito, la fotocamera BC-4 verrà utilizzata anche per la triangolazione satellitare e quindi la costruzione del primo sistema di posizionamento globale.

Voli ottici di fantasia

Nel 1947 WILD continua il suo lavoro pionieristico nel campo della microscopia. I primi microscopi per la ricerca prodotti in serie in Svizzera, l’M9 e M10, vengono lanciati sul mercato. Hans A. Traber - che in seguito diventerà noto per i suoi programmi di storia naturale alla radio e televisione svizzera - si unisce a Heerbrugg nel 1947 e dirige il Dipartimento di Microscopia dal 1949 al 1956.

Grazie alla visione del management e la reputazione di WILD come datore di lavoro, la società riesce ad attirare nella Valle del Reno specialisti di spicco. Nel febbraio del 1946 Ludwig Bertele si unisce a Heerbrugg come Capo del Dipartimento di Ottica. L’ex specialista per il design di obiettivi fotografici della Zeiss-Ikon a Dresda, all’epoca è probabilmente il più importante progettista del settore ottico. Gli viene affidato lo sviluppo di un nuovo tipo di obiettivo ad alta prestazione per la fotografia aerea. Sotto la sua guida, l’ufficio di design ottico utilizza per la prima volta un dispositivo di calcolo elettrico per progettare e ottimizzare gli obiettivi. Il dispositivo impiegato, il Zuse Z22, è uno dei primi “computer” prodotti in serie. WILD è la prima società industriale svizzera ad acquistare un tale sistema. Con questo calcolatore elettronico è possibile calcolare circa 3.000 superfici refrattive o riflettenti al giorno. Utilizzando calcolatori meccanici tradizionali, due operatori esperti avrebbero impiegato 20 giorni lavorativi per svolgere lo stesso compito.

Nella notte del 21 luglio 1969, tutto il mondo era seduto con il fiato sospeso davanti alla televisione quando i primi uomini, gli astronauti Armstrong e Buzz Aldrin, hanno posato piede sulla luna durante la missione dell'Apollo 11. Nel programma per lo sbarco lunare la NASA ha utilizzato diversi strumenti di Heerbrugg. Il T3 è stato impiegato per l’orientamento del Sistema di Guida Inerziale e il T2 per l’allineamento ottico del modulo lunare LEM durante la costruzione. Nel corso della trasmissione televisiva dello spettacolare viaggio sulla luna, si è potuto vedere un astronauta mentre effettuava misurazioni posizionali. WILD ha fornito il sistema di obiettivi dello strumento che stava usando.

Inizia l’era dell’elettronica - con una cooperazione

Nel 1958 a Heerbrugg viene creato un reparto di elettronica. Al decimo congresso della “Fédération Internationale des Géomètres” (FIG) nel 1962 a Vienna, viene presentato il primo distanziometro a microonde. Sviluppato in cooperazione con la società per l’elettronica Albiswerk di Zurigo, il Distomat DI50 è il primo distanziometro elettronico al mondo con una portata di misurazione da 100 metri a 50 chilometri. Tecnologie radicalmente nuove spesso vengono introdotte nella società attraverso cooperazioni o acquisizioni. Nel 1963 un Distomat DI50 costava circa 40 volte lo stipendio mensile di un topografo. Tecnologie radicalmente nuove spesso sono care all’inizio e quindi economiche solo per applicazioni molto specializzate.

La nuova disciplina regina - la optoelettronica

Il primo distanziometro agli infrarossi, il DISTOMAT DI10 lanciato nel 1968, nasce dallo sviluppo congiunto con la società francese Sercel (Société d'Etudes, Recherches et Constructions Electroniques) di Nantes. Questo primo distanziometro a breve distanza rivoluziona la tecnologia dei rilevamenti. Non fa ancora uso del laser, bensì la radiazione infrarossa di un diodo all'arseniuro di gallio. Ciò segna l'inizio dell'optoelettronica, poi divenuta una competenza centrale di Heerbrugg. Al 14° congresso internazionale della FIG a Washington nel 1973 è molto grande l’interesse per il nuovo distanziometro a infrarossi DI3, che diventerà un best-seller della geodesia e il nome DISTOMAT sinonimo di distanziometri.

Una Volkswagen da Heerbrugg

Negli anni ‘70 la fotogrammetria analogica raggiunge l’apice. Nel 1975 escono dalla fabbrica di Heerbrugg 1.000 autografi A8. Spesso ci si riferisce alI’A8 come la “Volkswagen della fotogrammetria”, vale a dire l’autografo accessibile a tutti. Ma gli sviluppi tecnologici, e la digitalizzazione in particolare, alla fine portano il business degli autografi a un punto morto. L’elaborazione dell’immagine e le scienze informatiche diventano le nuove discipline regine della fotogrammetria digitale che seguirà.

L’innovazione richiede eccellenza tecnica in discipline nuove

Un intenso scambio con le università costituisce un motore essenziale per l’innovazione. Il Dr. Hugo Kasper, già professore di geodesia all’Università tecnica di Brno, si unisce a WILD nel 1948 e assume la direzione del nuovo dipartimento di ricerca e sviluppo per la fotogrammetria. Gli autografi A7 e A8 nonché l’aviografo B8 vengono sviluppati sotto la sua guida. Nel 1961 viene nominato professore di geodesia, in particolare fotogrammetria, all’ETH di Zurigo. Rimane in contatto con WILD fino al suo pensionamento nel 1973. Nel 1955 Hans Tiziani termina l’apprendistato in ottica e meccanica presso WILD. Dopo la formazione come tecnico e la qualifica come ingegnere meccanico, studia ottica alla Sorbona e alla Scuola di Ottica di Parigi. Si laurea come ingegnere nel 1963 e consegue il dottorato di ricerca presso I’Imperial College di Londra nel 1967. Dal 1968 al 1973 è responsabile dell’istituzione e gestione del Gruppo di Ottica del dipartimento di fisica tecnica all’ETH di Zurigo. Dal 1973 al 1978 è capo del laboratorio centrale di WILD. Nel 1978 è chiamato all’Università di Stoccarda dove dirige l’Istituto di Ottica Tecnica fino al suo pensionamento nel 2002. Fino a quel giorno, rimane in contatto con la “sua” società a Heerbrugg.

Max Kreis, laureato in ingegneria meccanica all’ETH, si unisce all’ufficio di design a Heerbrugg nel 1932. Durante tutta la sua carriera professionale è un fervido sostenitore dell’istruzione superiore. Come presidente del comitato esecutivo, nel 1968 è uno dei membri fondatori dell’Istituto di Tecnologia di Buchs (NTB), che oggi fa parte dell’Università della Svizzera Orientale di Scienze Applicate. Il Dr. Albert Semadeni, successivamente presidente del comitato esecutivo, porta alla costruzione di una scuola cantonale a Heerbrugg presentando una mozione durante la sua attività come membro del Consiglio cantonale di San Gallo. La scuola apre nel 1975.

Il rilevamento 4.0 inizia nel 1977

Il tachimetro elettronico agli infrarossi completamente automatico TC1 viene presentato al 15° congresso internazionale della FIG a Stoccolma nel 1977. L'elettronica subentra nella misurazione della distanza e degli angoli, nonché nella registrazione dei valori misurati. Per il salvataggio dei dati si sua una cassetta. Ciò segna l'inizio dell’era informatica nel campo dei rilevamenti. Da principio, tuttavia, la digitalizzazione è qualcosa di ingombrante e pesante. Per la prima volta, nel 1980, il sistema GEOMAP permette un flusso continuo di dati dalla misurazione del campo geodetico al piano grafico finito usando il computer grafico interattivo da postazione Tektronix 4054.

Nel dicembre 1984 viene fondata la WM Satellite Survey Company come joint venture con la Magnavox Government and Industrial Electronics Company a Torrance, California. Il nuovo sistema di rilevamento GPS WM101 viene presentato all’inizio di maggio dell’anno successivo, contrassegnando l’inizio della storia di successo del GNSS, che continua ai nostri giorni.

Wild Heerbrugg – Wild-Leitz – Leica – Leica Geosystems

Il periodo fra il 1988 e il 2000 è ricco di eventi in termini di nomi di società, composizione e rapporti di proprietà. L'acquisizione di Kern ad Aarau ha portato a Heerbrugg un carico di tecnologia di misurazione industriale, che ancora oggi rappresenta un importante segmento di mercato all'interno del gruppo Hexagon.

A volte idee bizzarre diventano prodotti vincenti

Nel 1990 la NA2000 - il primo livello digitale al mondo - risveglia un forte interesse al più importante congresso per i rilevamenti negli USA a Denver. E vince il premio dell’innovazione per la fotonica. La vera magia del dispositivo sta nell’algoritmo associato: i matematici industriali hanno ottimizzato l'algoritmo di valutazione che funziona su un PC in modo che fornisca buoni risultati anche su un dispositivo da campo in un tempo accettabile.

L'idea di lanciare un'alternativa più accurata rispetto ai dispositivi a ultrasuoni e ai nastri di misurazione in acciaio disponibili sul mercato, basata su tutta l'esperienza con i distanziometri aggiuntivi di alta qualità, internamente viene accolta con un sorriso stanco. Tuttavia, alla fine il DISTO, il primo distanziometro laser portatile al mondo, fissa nuovi standard. Quando viene presentato nel 1993 al salone internazionale della costruzione BATIMAT a Parigi, questo nuovo sviluppo crea grande clamore e riceve il premio per l’innovazione.

Tutto è digitale - flusso di lavoro e l’entrata in borsa

La prima fotocamera aerea digitale, la ADS40 - sviluppata insieme all'Istituto per i sistemi di sensori ottici del DLR (Centro Aerospaziale Tedesco) - viene presentata nel 2000. Il successo del sensore è dovuto principalmente a un flusso di lavoro robusto, che richiede un'elaborazione efficace e senza attrito delle enormi quantità di dati generate durante le operazioni di volo. L’elemento chiave è stata l’innovazione del software.

Con l’acquisizione dell’azienda californiana Cyra Technologies nel 2000, Leica Geosystems è la prima società di rilevamento ad investire nella scansione laser. Questa tecnologia viene rapidamente assimilata e sviluppata ulteriormente a Heerbrugg. Sotto lo slogan “High Definition Surveying” vengono presentati la generazione successiva di scanner laser HDS3000 e il nuovo software Cyclone 5.0. Nel 2006 non solo lo sviluppo, ma anche la produzione degli scanner è concentrata a Heerbrugg.

Insieme più forti - la fusione dei sensori

Le acquisizioni completato le attività di innovazione all’interno dell'azienda, che amplia le sue soluzioni. Questa tendenza viene ulteriormente accelerata dall’acquisizione di Leica Geosystems da parte del gruppo tecnologico svedese Hexagon AB nel 2005.

Negli ultimi dieci anni l’acquisizione di quasi 40 società ha potenziato la presenza dell’azienda in mercati emergenti e supportato la sua espansione in nuovi mercati. Nel 2013, ad esempio, l’acquisizione dell’italiana Geosoft getta le basi per la linea di prodotti di mappatura mobile Pegasus, che registra immagini e dati LiDAR in una piattaforma abilitata a GIS mentre è in movimento, permettendo così la cattura completa dell'area circostante. L’acquisizione nel 2015 dell’azienda berlinese Technet aggiunge soluzioni software GIS per applicazione ferroviarie alla linea di prodotti Pegasus. Acquisendo l'italiana IDS GeoRadar nel 2016, l'azienda ottiene soluzioni radar estremamente competitive, come i sistemi radar a penetrazione del suolo che possono rilevare con precisione tubazioni e cavità sotterranee non visibili. In combinazione con Pegasus, le infrastrutture sotterranee registrate possono essere collegate ai dati spaziali registrati in superficie.

CityMapper, il primo “fused sensor” al mondo per la fotografia aerea, con fotocamere e sensori laser di nuova generazione, viene introdotto nel 2016. Consiste in una fotocamera multispettrale RCD30 al centro, quattro camere RCD30 oblique con un angolo di 45° e una unità Hyperion LiDAR. Fa parte della soluzione globale RealCity per la creazione di modelli di città in 3D.

Nel 2017 viene il GS18 T è il rover RTK GNSS più veloce e più semplice da usare del mondo. Ora gli operatori possono misurare i punti in modo più celere e semplice, in quanto non devono più tenere la palina verticalmente. Lo sviluppo di un robusto compensatore d’inclinazione è stato l’obiettivo del reparto R&D per decenni. La risposta è in una IMU (Inertial Measurement Unit) integrata nell’antenna GNSS.

Più piccolo, più leggero, più semplice e mobile

Il 18 novembre 2016 Burkhard Böckem, CTO, presenta al pubblico il BLK360 all’Autodesk University 2016. Il laser scanner dall'eleganza senza tempo e dal design compatto, con un peso di soli 1,1 chilogrammi, è il dispositivo più piccolo, leggero e potente sul mercato. Il BLK360 vince innumerevoli premi per il design e l’innovazione.

Il primo laser scanner portatile per immagini BLK2GO viene presentato a HxGN LIVE 2019. In tempo reale, mentre l’utente si muove, digita ambienti in 3D usando immagini e nuvole di punti. L’integrata tecnologia SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) permette di determinare con precisione il percorso di movimento e contemporaneamente di catturare la geometria dello spazio. E, ancora una volta, lo spirito di Heinrich Wild echeggia - “piccolo, leggero e mobile” come il T2.

Oltre che nelle applicazioni legate ai rilevamenti, è sempre più utilizzato anche in altri settori, tra cui la medicina legale, l'industria cinematografica e l'archeologia - espandendo così notevolmente il suo mercato.

100 anni e ancora con tanta voglia di fare

La divisione Geosystems di Hexagon continuerà a innovare i suoi cinque settori principali: rilevamenti, costruzioni, controllo macchine pesanti, mineralogia e soluzioni geospaziali. Ma la gamma di possibili applicazioni per tecnologie nuove ed emergenti schiude anche nuovi mercati: La tecnologia di scansione 3D mobile e le soluzioni software permettono agli investigatori di conservare le copie digitali delle scene del crimine o degli incidenti, ma consentono anche nuove intuizioni per gli scienziati dell'architettura e gli archeologi. Laser, ricevitori GNSS e stazioni totali permettono ai professionisti dei media e dell'intrattenimento di creare repliche digitali di oggetti o ambienti del mondo reale da incorporare in film e video giochi; gli urbanisti usano la stessa tecnologia per simulare lo sviluppo delle città. Le soluzioni di monitoraggio di facile uso aiutano gli operatori a fare lo screening dei pericoli naturali, facilitano la manutenzione degli edifici o assistono nel monitoraggio delle strutture nel settore ferroviario - per citare solo alcuni esempi.

All’anno Hexagon investe fra il 10% e il 12% del fatturato nella ricerca e nello sviluppo. Ma un’innovazione di successo richiede anche la necessaria cultura aziendale. Fin dalla sua fondazione nel 1921 per la società è sempre stato importante mescolare le buone condizioni locali con nuove idee portate dall'esterno. La diversità che risulta dalla base multinazionale di Heerbrugg - con persone provenienti da 50 paesi - permette e promuove una cultura dell'innovazione.

Hexagon è impegnata a portare questa inventiva nello sviluppo di una tecnologia innovativa che guidi la sostenibilità migliorando l'efficienza, aumentando la sicurezza e riducendo i rifiuti. Incorporando gli aspetti della sostenibilità nel suo processo di innovazione, Hexagon cerca di ridurre le emissioni di anidride carbonica e di combattere il cambiamento climatico, aiutando al contempo i clienti attuali e nuovi ad affrontare le loro sfide in modo più rapido, semplice ed efficiente.