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Friday, 22 Settembre 2017

Di nicchia, ma ad elevato contenuto tecnologico

Attiva dal 1945 nel comparto degli stampi per pneumatici, Rostan ha acquisito nel corso degli anni una grande esperienza che le permette di collaborare con i più importanti produttori mondiali. Le operazioni di superfinitura vengono effettuate su macchine ad alta velocità equipaggiate con i controlli numerici D.Electron.
di Alberto Marelli

Giugno-Luglio 2014

Tra i numerosi componenti che costituiscono un’autovettura, i pneumatici rivestono una grande importanza, soprattutto sotto il profilo della sicurezza stradale. Infatti, tutte le forze che si creano durante le sterzate, frenate e accelerazioni del veicolo si trasmettono alla strada attraverso i pneumatici. Essi rappresentano perciò il più importante sistema di sicurezza attivo presente sull’auto. La costruzione dei pneumatici comporta quindi particolare attenzione e ciò riguarda anche i relativi stampi. Essi rappresentano, infatti, un prodotto di nicchia ad alto contenuto tecnologico e sono pochi gli stampisti al mondo che combinano esperienza e capacità tecnologica necessaria per competere in un mercato sempre più globalizzato. Una di queste è sicuramente Rostan, azienda con sede a Rivoli, in provincia di Torino, un marchio storico del settore che il prossimo anno festeggerà i 70 anni di attività. Fondata nel 1945 da Adolfo Rostan sull’onda della rinascita postbellica, è oggi gestita dalla seconda generazione della famiglia. “Il fondatore - spiega Giuseppe Santo, Operation Manager di Rostan - al termine della seconda guerra mondiale lavorava come incisore orafo presso la scuola di Torino, che all’epoca era uno dei migliori istituti per l’incisoria. Nel 1946 la CEAT pubblicò un bando per la selezione di un incisore che fosse in grado di incidere il marchio CEAT sugli stampi per pneumatici. Il giovane Rostan, grazie alla proprie capacità, vinse il bando e realizzò la commessa, che fu esposta durante Torino Esposizioni. Un aneddoto curioso è che per realizzare l’incisione, Adolfo Rostan si recava ogni giorno presso la sede di CEAT a ritirare lo stampo per riconsegnarlo poi di sera poiché l’azienda non voleva lasciarlo in custodia al terzista”. Dopo circa un anno e mezzo di attività di incisione su stampi per pneumatici, Adolfo Rostan si rese conto che con la propria competenza poteva dedicarsi anche alla fresatura del battistrada. Negli anni ’50 l’azienda aveva già 20 dipendenti e costruiva gli stampi fresandoli dal pieno. “Fino agli anni ’70 - afferma Santo - la Rostan ha lavorato prevalentemente per il mercato interno. Da allora le cose sono molto cambiate e attualmente circa il 90% del nostro fatturato deriva dall’estero, soprattutto Europa e Stati Uniti, collaborando con i più importanti produttori di pneumatici (Continental, Bridgestone, Michelin, Trelleborg, Pirelli e così via)”. Rostan occupa 61 dipendenti con un fatturato che si aggira intorno ai 5 milioni di euro.
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Pneumatici radiali destinati al trasporto pesante
Rostan si è specializzata nel corso degli anni nella costruzione di stampi per pneumatici radiali destinati al trasporto pesante; una parte della produzione è dedicata anche a stampi per pneumatici trattore/movimento terra (fino a oltre 2 m di diametro). La società si occupa anche di stampi per pneumatici ricostruiti nonché manutenzione. “Attualmente stiamo realizzando stampi per la vulcanizzazione di camere d’aria, prodotti presenti in Paesi come Cina, India, Sri Lanka ..., nazioni dove le strade sono particolarmente accidentate e un pneumatico tradizionale non è certamente indicato. Questo tipo di stampi è costituito da due metà, come quelli dei trattori, ma sono particolarmente complessi da realizzare data la presenza di una camera a vapore”. La capacità produttiva di Rostan è di circa 150 stampi l’anno per pneumatici trasporto pesante, 20 stampi per il settore agricolo e 150 stampi per i container (portastampi) sia per auto che trasporto pesante. “I container - spiega Santo - sono l’interfaccia tra lo stampo e la pressa, e sono assiemi meccanici standardizzati, dimensionati per ospitare al loro interno un intervallo ben definito di misure differenti di stampi”. Il peso totale del sistema stampo/portastampo è variabile in funzione delle dimensioni del pneumatico, ma per dare un’idea può risultare oscillante tra i 2.000 kg per un piccolo stampo vettura a 3.000 kg per un grosso pneumatico da trasporto pesante.
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Progettazione e lavorazioni meccaniche
Il pneumatico è un elemento geometricamente complesso, anche a causa delle continue innovazioni portate dai produttori allo scopo di ridurre il rumore di rotolamento nonché i consumi di carburante. “Nell’ultimo stampo per pneumatico trattore che abbiamo costruito, il disegno del battistrada era costituito da un evolvente di cerchio, aspetto che ha creato non pochi problemi ai nostri progettisti”, sottolinea Santo. La progettazione dello stampo avviene in ambiente di modellazione 3D, essendo figlia di un pneumatico progettato in 3D. “Più che di progettazione dello stampo - afferma Santo - si può parlare di “disegnazione”, perché si tratta essenzialmente di adattare un modello 3D del pneumatico in un sistema stampo/portastampo la cui geometria di funzionamento è predefinita”. Essendo lo stampo per pneumatici un’attrezzatura a elevata simmetria cilindrica, gran parte delle lavorazioni iniziali viene eseguita con l’utilizzo di torni per poi passare alle lavorazioni prismatiche. Le scritte sui fianchi dei pneumatici sono in rilievo, e quindi tutti gli stampisti incidono specularmente le guance. Per quanto riguarda invece la realizzazione della parte battistrada, le tecniche di produzione sono diverse. L’incisione delle guance avviene per fresatura, su macchine a cinque assi continui dotate di elettromandrino, con utilizzo di microfrese. Come in tutte le applicazioni di incisoria, l’asportazione è superficiale, ma la superficie interessata è in questo caso molto ampia perché sulle guance sono incisi un gran numero di lettere, loghi, simboli, spesso abbelliti esteticamente da tratteggi o godronature. Le scritte presenti sui fianchi dei pneumatici hanno una notevole importanza perché riportano diciture prescritte da regolamenti nazionali e internazionali. Sulle guance, inoltre, sono presenti diversi tasselli intercambiabili, che riportano diciture diverse e vengono sostituiti dallo stabilimento utilizzatore. La fresatura del battistrada è concettualmente assimilabile allo svuotamento di un notevole numero di tasche (un pneumatico per trasporto pesante supera le trecento tasche, con profondità che sfiorano i 30 mm), che non sempre sono chiuse su tutti i lati. Una notevole complicazione è data dal fatto che su ogni battistrada sono sempre presenti numerosi spigoli vivi, sia sul fondo che sulle pareti delle tasche, e questo si traduce nella necessità di realizzare sullo stampo superfici di raccordo con raggi prossimi a zero. La fresatura può avvenire sul singolo settore, ma Rostan ha sviluppato macchine dedicate che lavorano l’anello settori completo fresandolo dall’interno. L’utilizzo di macchine a controllo numerico a cinque assi continui permette di migliorare la finitura, e le tecniche di fresatura ad alta velocità assicurano un abbattimento dei tempi di trasformazione. Le lamelle (elementi sottili in acciaio duro, che vengono piantate nel corpo dei settori) vengono realizzate sia per elettroerosione sia per fresatura.
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In primo piano: flessibilità
Per garantire la qualità dei propri stampi, Rostan utilizza per le operazioni di superfinitura centri di lavoro a 5 assi continui equipaggiati con motori lineari e controlli numerici D.Electron. “Utilizzando utensili in metallo duro integrale di piccolo diametro (anche 0,2 mm), le macchine con motori lineari ci assicurano maggiore dinamicità e affidabilità rispetto ai tradizionali modelli con motori e viti, garantendoci la riduzione delle attività di aggiustaggio manuale”, spiega Santo. Rostan acquistò la prima macchina a motori lineari già nel 2005. “A quell’epoca non trovavo costruttori in grado di fornirmi una macchina con motori lineari che rispondesse alle nostre esigenze produttive. Fortunatamente incontrai un “artista” toscano di grande esperienza che costruì la macchina e al quale mi rivolsi anche per la costruzione dei successivi 2 modelli con motori lineari”. Come sopra citato, le macchine per superfinitura sono fornite con i controlli numerici della società D.Electron, una piccola realtà Made in Italy con un pacchetto (CNC/azionamenti) molto raffinato e potente. La peculiarità del CNC Z32 è di essere un sistema aperto, quindi con un’ampia gamma di funzioni che possono essere adattate alle varie applicazioni tramite personalizzazioni del front-end e, alla macchina, attraverso il potente PLC integrato. Z32 combina, in un’unica soluzione interamente digitale, sia il sistema CN sia gli azionamenti integrati. Il CNC, in grado di eseguire sia operazioni di fresatura che di tornitura, è basato su PC e sistema operativo Linux (denominato FlorenZ), ed è in grado di pilotare fino a 32 assi digitali e 16 analogici distribuiti su 6 processi di interpolazione simultanea. Uno dei punti di forza della soluzione D.Electron riguarda gli azionamenti, che non hanno nessuna intelligenza a bordo (essa risiede totalmente all’interno del CNC). “Il processore del PC esegue anche gli anelli di regolazione degli azionamenti, escluso quello di corrente che rimane nell’azionamento stesso. Tutto ciò comporta due grandi vantaggi: innanzitutto l’architettura è veloce oltre che snella e semplice da gestire; in secondo luogo non è più necessaria la costosa scheda di regolazione montata sull’azionamento”, afferma Andrea Becattini, Sales Manager D.Electron. Questa filosofia costruttiva porta inoltre importanti benefici anche a livello di manutenzione, come sottolinea Becattini: “L’assistenza tecnica e la sostituzione di componenti può essere effettuata da personale non particolarmente esperto, in quanto il sistema non necessità di tarature”.
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Potente elaboratore geometrico-dinamico
Nella lavorazione a cinque assi continui è importante tenere sotto controllo il punto di contatto tra utensile e pezzo. A questo scopo, il controllo numerico Z32 può essere fornito della funzione RTCP (Rotating Tool Center Point) che si incarica di calcolare e comandare i movimenti macchina, in modo che l’utensile rimanga in contatto col pezzo. Ciò permette di poter eseguire lo stesso file generato dal CAM con utensili di lunghezza e raggio diversi dagli originali, eliminando così la necessità di ricalcolare il programma e aumentando la produttività della macchina. Il controllo numerico Z32 è dotato di un potente elaboratore geometrico-dinamico che offre una soluzione in grado di ridurre i tempi di esecuzione in funzione della tolleranza impostata dall’operatore e delle caratteristiche dinamiche della macchina. La velocità di lettura di Z32 arriva a 11.000 blocchi/s con programma eseguito da memoria interna. Nel caso di programmi di grandi dimensioni eseguiti da disco si leggono 2.000 blocchi/s. Per attivare l’alta velocità esistono alcune specifiche funzioni G che permettono di eseguire varie operazioni come ricostruire la curvatura di traiettorie fornite per punti, impostare la tolleranza di arrotondamento della traiettoria fornita dal CAM, specificare la “morbidezza” dei movimenti macchina. Lo Z32 dispone di un look-ahead fino a 500 blocchi, ed è dotato di un sistema di limitazione automatica della velocità che impedisce sobbalzi, anche se, per parametri di programmazione anomali, il look-ahead è completamente riempito. Una funzione particolarmente apprezzata dai tecnici Rostan è la “taratura al volo”. “Mentre la macchina sta lavorando - spiega Santo - siamo in grado di modificare diversi parametri macchina, tra i quali: Kv, Jerk, accelerazione, corrente del motore, guadagno proporzionale e integrativo dell’azionamento. Tutto ciò per ottimizzare al meglio la lavorazione”.

Continua evoluzione tecnologica
Per rendere il proprio controllo Z32 ancora più competitivo sul mercato, D.Electron ha aggiunto recentemente la nuova funzione “Stampi”, rendendolo compatibile con il linguaggio di programmazione dei CNC Selca. “Grazie a questa funzione colmiamo il vuoto lasciato dal CNC Selca”, afferma Becattini. “Lo stampista è in grado di eseguire il part program del CN Selca senza aggiungere o eliminare alcuna riga di programma e senza operazioni di conversione; l’operatore è in grado di padroneggiare il CNC senza alcun costo d’istruzione”. Grazie a un cuore tecnologico totalmente Made in Italy, i controlli numerici Z32 sono completamente compatibili con i controlli precedenti, dai quali ereditano tutte le funzionalità e prestazioni acquisite in decenni di esperienza. La compatibilità si estende dalle prestazioni del CN (alta velocità, superfinitura, bontà dell’interpolazione) al linguaggio di programmazione dei part-program e del PLC nonché alle periferiche di Input/Output.

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