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Sunday, 19 Novembre 2017
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C’è del nuovo nel taglio laser 2D

Per la messa a punto della nuovaTruLaser Center 7030, TRUMPF ha scelto di adottare un nuovo approccio costruttivo. Utilizzando metodi di sviluppo “agili” e valutazioni olistiche del processo nel suo insieme, l’azienda ha sviluppato un sistema per il taglio laser 2D in grado di assicurare produttività, efficienza e affidabilità anche in lavorazioni non presidiate.

di Elisabetta Brendano

Febbraio 2017


Ancora prima che si alzasse ufficialmente il sipario su EuroBLECH, TRUMPF ha scelto di “ingolosire” gli addetti ai lavori rilasciando qualche anticipazione sulla nuova macchina per il taglio laser 2D presentata in anteprima ad Hannover. Per lo sviluppo di TruLaser Center 7030, questo è il nome della novità vista in fiera, i ricercatori di TRUMPF si sono ispirati a un concetto di macchina completamente nuovo, come ha spiegato Heinz-Jürgen Prokop, Direttore Sviluppo e Acquisti presso la divisione macchine utensili dell’azienda: “Per compiere un passo davvero innovativo in questa tecnologia già matura, abbiamo dovuto mettere in discussione i nostri attuali metodi di sviluppo. È nata così una nuova forma di cooperazione: circa 100 dipendenti, appartenenti a sedi e reparti diversi, hanno lavorato al progetto, con cicli di lavoro paralleli tra loro, e hanno definito gli standard per tutti i futuri progetti di sviluppo TRUMPF, perché sono stati i primi che hanno applicato in modo coerente i metodi “agili” in un progetto di meccatronica. Gli obiettivi di sviluppo sono stati suddivisi in “sprint”, ognuno dei quali è durato poche settimane. Dopo aver presentato i risultati, si partiva con lo “sprint” successivo. Ciò ha portato a scambi vivaci e a una grande trasparenza tra tutti i reparti, che ci ha permesso di portare a termine il progetto in tempi brevi, ovvero a soli due anni dalla data ufficiale del rilascio”. Nel loro approccio olistico, gli sviluppatori TRUMPF hanno simulato per la prima volta l’intero processo produttivo. Il loro pensiero è andato oltre il processo di taglio puro e semplice. Hanno capito che bisognava misurare la produttività, utilizzando pezzi reali in condizioni di produzione reali. A tal fine, gli esperti hanno generato layout predefiniti dei fogli di lamiera, che rappresentano la gamma di pezzi dei clienti TRUMPF. In questa fase sono stati supportati da clienti di diversi settori con centinaia di piani di set-up, che hanno potuto valutare statisticamente secondo parametri rilevanti. Il risultato è stato un programma di produzione rappresentativo, detto “Urmeter” (il metro del prototipo internazionale). “Questo ci ha permesso di attribuire un valore numerico a ogni problema segnalatoci dai clienti”, ha sottolineato Prokop. “E abbiamo avuto un parametro molto concreto per misurare le nostre idee volte a risolvere quei problemi”.

L’azionamento ibrido ottimizza il processo di taglio laser
L’obiettivo prioritario di ogni costruttore è quello di proporre un sistema in grado di assicurare un risparmio in termini di costi di produzione. Per raggiungere un simile risultato, non basta aumentare la velocità di taglio, la potenza laser e la qualità dei bordi ma è necessario poter disporre anche di un sistema completamente automatico in tutte le fasi di processo. Con la nuova macchina per il taglio laser 2D TruLaser Center 7030, TRUMPF ha voluto proporre sul mercato un sistema in grado di rispondere a tutte queste esigenze. Oltre a offrire processi estremamente efficienti, automatizzati e sincronizzati - a partire dalla programmazione iniziale fino allo smistamento e all’immagazzinamento dei pezzi - TruLaser Center 7030 è dotata di un sistema di azionamento ibrido in grado di ottimizzare il processo di taglio laser. “Niente più arresti del sistema dovuti alla collisione di particolari inclinati, così come niente più finiture sui microraccordi, o spruzzi sui lati inferiori dei componenti”, aggiunge Prokop. Sulla TruLaser Center 7030 la lamiera e la testa di taglio si muovono simultaneamente; le piastre sono state sostituite da tavole a spazzole. La macchina espelle in maniera sicura i pezzi più piccoli e li smista nei vari contenitori, si disfa in modo efficiente dei residui e delle scorie, ed è in grado di suddividere e immagazzinare particolari di grandezza superiore durante la lavorazione. Inoltre accatasta con cura gli scheletri di scarto ed è in grado di caricare le lamiere grezze in uno spazio molto ridotto.

Elevate prestazioni dinamiche grazie all’asse aggiuntivo dell’ottica
TruLaser Center 7030 utilizza un laser a stato solido TruDisk, con una potenza di 6 kW. Riprende Heinz-Jürgen Prokop: “In termini di produttività di taglio, il nostro nuovo sistema è allo stesso livello delle macchine di fascia alta con ottica volante - anche se la lamiera, con la sua massa relativamente elevata, viene spostata con grande precisione sulla tavola a spazzole nella direzione Y. Questo è possibile grazie a due soluzioni. In primo luogo, la lamiera - con un formato massimo di 3.000 x 1.500 mm - viene spostata sul lato più corto. In secondo luogo, l’ottica di taglio - che si muove principalmente nella direzione X - ha un asse aggiuntivo capace di spostarsi di ±55 mm nella direzione Y. Questo significa che, con dei contorni più piccoli da tagliare, solo le masse più piccole hanno bisogno di essere accelerate, così da raggiungere elevate prestazioni dinamiche.

Un supporto sicuro della lamiera
Su una macchina ibrida, il tavolo porta lamiera deve necessariamente essere separato rispetto al percorso dalla testa di taglio. Ciò crea un gap attraverso il quale il fascio laser può fuoriuscire dal basso, e attraverso di esso vengono anche estratti scorie e gas di taglio. Per evitare che la lamiera resti incastrata in questo spazio e per consentire uno scarico più efficiente, i progettisti di TRUMPF hanno sviluppato SmartGate. Il sistema prevede due piattaforme scorrevoli che si muovono in modo sincronizzato con la testa di taglio. È anche possibile modificare la distanza fra loro, in modo da creare gap di diverse dimensioni. Ciò assicura due importanti vantaggi: la lamiera può essere supportata in maniera sicura durante l’intero processo di taglio, e i particolari di dimensioni più piccole (fino a 160 x 160 mm) possono, allo stesso tempo, essere espulse dal basso. Per garantire massima affidabilità di processo, alla testa di taglio è connesso un cilindro di espulsione che spinge i pezzi in lamiera all’infuori e verso il basso. Il sistema di programmazione TruTops Boost calcola automaticamente il punto di espulsione ideale per i contorni delle varie parti. Considerando che le piattaforme scorrevoli sottostanti formano una sorta di contro supporto parallelo alla lamiera, i pezzi di lavoro non possono rovesciarsi. Scarti e scorie cadono direttamente nel carrello porta scarti, o vengono portati fuori dalla macchina su un nastro trasportatore. I pezzi in linea con i requisiti di produzione vengono intercettati da un’aletta di smistamento retrattile, mentre il sistema SortMaster Box Linear li distribuisce all’interno di un massimo di otto contenitori.

Rimozione sicura delle parti dallo scheletro di scarto
Per rimuovere in maniera automatica le parti rimanenti nello scheletro di scarto, gli esperti TRUMPF hanno sviluppato SmartLift e SortMaster Speed. Con una sola corsa dello SmartLift, le parti tagliate vengono sollevate dal basso grazie a un totale di 180 pins liberamente posizionabili. Ognuno di questi può sollevare fino a 10 kg. In contemporanea, SortMaster Speed preleva dall’alto i particolari con le sue piastre di aspirazione, operazione che garantisce una guida lineare precisa durante il sollevamento. In questo modo non esiste il rischio che le parti si rovescino creando inefficienze. I due bracci telescopici di SortMaster Speed sono dotati di tre piastre di aspirazione ciascuno e possono smistare e accatastare particolari su un massimo di otto europallet, all’interno di un’area totale di 1,6 x 4,8 m. Per calcolare in automatico la posizione ottimale dei pins e delle piastre di aspirazione, TRUMPF ha sviluppato il sistema TruTops Boost. Permette di rimuovere facilmente particolari di grandi dimensioni e parti non più grandi di una carta di credito. Anche le geometrie più complesse o a filigrana - finora considerate impossibili da rimuovere meccanicamente - possono essere sollevate dalla lamiera in maniera sicura, senza alcun bisogno di programmazione aggiuntiva. Le strategie per rimuovere e tagliare i particolari sono coordinate in modo tale che la macchina possa continuare a tagliare anche mentre le parti vengono trasportate via. Al giorno d’oggi, la produttività per unità di superficie è un criterio importante - e agli sviluppatori di TruLaser Center 7030 è stato raccomandato di risparmiare spazio ovunque possibile. Sono riusciti a farlo con successo, grazie all’espediente di far avvenire il trasporto temporaneamente all’interno dell’area produzione. La macchina è dotata di tre carrelli a cassetti alimentati a corrente elettrica, che possono essere estesi fino al corridoio. Sul carrello centrale partendo dal corridoio possono essere posizionati (tramite per esempio un carrello elevatore) pallet con pile di lamiere grezze con spessore fino a 130 mm e con un peso fino a 3 t. Allo stesso modo, sono stati predisposti un carrello per pile di scheletri di scarto con spessori non superiori ai 250 mm, e un carrello per il trasporto di pallet con particolari tagliati dalla macchina. La separazione, il sollevamento e l’inserimento delle lamiere grezze nell’unità di serraggio si svolge in modo automatico, parallelamente allo scarico degli scheletri di scarto.

Programmare in un unico passaggio
Da un punto di vista della programmazione, TruLaser Center 7030 opera in modo semplice e quasi completamente automatico, paragonabile alla stampante di un ufficio. È sufficiente inviare un documento con i corrispondenti dati di lavoro - geometrie, quantità, tipi di materiale, spessori - e la macchina realizza il particolare finito, che viene smistato e impilato a seconda dell’ordine. Sulla TruLaser Center 7030 si effettuano anche il nesting delle parti sulla lamiera, l’assegnazione delle tecnologie di taglio, le strategie di rimozione, il posizionamento delle parti tagliate sugli scaffali di stoccaggio e l’espulsione nei contenitori. Sulla nuova macchina TRUMPF, lo SmartGate, i cilindri di espulsione, i pins, l’aletta di smistamento e il SortMaster Speed non hanno bisogno di essere programmati individualmente. Le simulazioni tengono conto delle geometrie dei componenti e delle caratteristiche dei materiali, per un risultato dei calcoli ottimale. Sono supportate da una gestione degli ordini definita in modo chiaro, grazie al software di programmazione TruTops Boost. La programmazione si svolge in un solo passaggio e in larga parte automaticamente, ma può essere calibrata in maniera interattiva in qualsiasi momento. TruLaser Center 7030 può lavorare in maniera autonoma per lunghi periodi di tempo senza alcun intervento da parte dell’operatore, grazie alla presenza di alcune interfacce e funzioni dedicate. Ciò rende la macchina in linea con i principi di Industria 4.0. Infine, grazie all’App MobileControl, è possibile effettuare un controllo remoto che riduce ulteriormente l’intervento (già scarso) dell’operatore.

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