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Monday, 18 Dicembre 2017
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Il profilo si salda al laser

Il payoff aziendale recita “linee di profilatura, macchine speciali per la lavorazione della lamiera e produzione di profilati metallici” ed è questo l’ambito di attività che da più di 35 anni vede la Piemme - sapientemente guidata dai fratelli Pizzolato - al vertice del mercato. Una realtà assolutamente innovativa, come l’uso della saldatura con laser a stato solido testimonia. Tre sorgenti Trumpf TruDisk 8002 da 8 kW costituiscono infatti
il fiore all’occhiello di un reparto produttivo in cui sono installati ben venticinque impianti di profilatura.

di Fabrizio Garnero

Novembre 2017

“Costruiamo impianti completamente automatici di punzonatura e profilatura da oltre trent’anni” esordisce Graziano Pizzolato, Responsabile di produzione dell’azienda che assieme al fratello Paolo ci riceve nello stabilimento di Salzano in provincia di Venezia (in azienda lavorano anche i fratelli Renzo e Giorgio e la sorella Anna). “Abbiamo raggiunto standard qualitativi e costruttivi di altissimo livello che garantiscono prodotti finali di qualità con cui soddisfiamo completamente le esigenze dei clienti. Il nuovo millennio ci ha, infatti, imposto uno scenario dei mercati internazionali assolutamente concorrenziale e inedito, ricco di nuove sfide alle quali siamo quotidianamente chiamati a rispondere con la passione che ci ha contraddistinto e reso vincenti negli anni. La qualità dei prodotti e del servizio che offriamo sono il nostro punto di forza, affidabilità e garanzia, il valore aggiunto costruito nel tempo. Ogni macchina è progettata e costruita in base alle specifiche richieste ed esigenze del singolo utente finale; questo ci permette di personalizzare gli impianti senza dover ricorrere a “mezze misure”. Inoltre, grazie al nostro reparto di produzione per conto terzi, siamo in grado di produrre profili speciali su misura, seguendo le direttive del cliente stesso”. Già! Una delle particolarità, se non addirittura la peculiarità che rende Piemme quasi unica nel suo genere, è proprio l’ampia disponibilità a realizzare per conto del cliente non solo gli impianti di profilatura ma anche ampie campionature produttive o parte della produzione stessa per l’ottimale messa a punto del processo e agevolarlo nella messa in funzione dell’impianto una volta installato nella sua azienda. “Da circa un ventennio abbiamo questo tipo di approccio poiché per determinate soluzioni molto innovative è necessario e fondamentale mettere a punto l’impianto prima di consegnarlo al cliente nel suo interesse e nell’ottica dell’affidabilità di un processo che, a quel punto, risulta essere ottimale e ottimizzato sotto ogni aspetto. Ciò significa usare l’impianto per produrre il profilo o il tubo reale cui è destinato per un lungo periodo. Non mancano poi casi in cui, per determinati profili speciali particolarmente complessi, o per quantitativi piuttosto esigui per cui non conviene investire in un impianto nuovo, l’attività produttiva non lasci mai la nostra azienda e venga svolta totalmente in Piemme”. “In base al profilo da realizzare - prosegue Pizzolato - eseguiamo lo sviluppo dei rulli e degli stampi tutto internamente, quegli stessi che andranno poi montati su una delle 25 linee di produzione di cui disponiamo. Grazie all’innovativo sistema di cambio rapido con cassette possiamo, infatti, cambiare completamente prodotto in poche ore, abbattendo così i costi di attrezzaggio della linea”. È per esempio il caso di alcuni profili speciali particolarmente innovativi per i quali il cliente preferisce affidarsi all’esperienza di Piemme per la pre-serie, testandone poi il gradimento sul mercato, prima di fare l’investimento più oneroso commissionando un impianto ex-novo.

Non semplici tubi, ma veri e propri prodotti finiti
Girando tra i reparti produttivi dello stabilimento di Salzano appare evidente che non si tratta di semplici tubi e profilati generici; è forse più corretto parlare di veri e propri prodotti finiti che Piemme segue e sviluppa fin dalla fase di progettazione. Con la propria esperienza e il know how maturato contribuisce a un’ottimizzazione del progetto per arrivare ad avere una geometria del profilo che esprima il giusto compromesso tra caratteristiche applicative richieste e reale fattibilità. “Con i nostri impianti produciamo dei veri e propri prodotti finiti” spiega Paolo Pizzolato. “Quando sviluppiamo un profilo, non lo pensiamo fine a se stesso ma, ovviamente, contestualizzato a quello che sarà il suo impiego cui è destinato. La geometria che ne risulta, aperta o chiusa che sia, è quindi la più indicata a rispondere alle specifiche caratteristiche richieste dall’applicazione e da ogni impianto esce un profilo finito, anche tagliato a misura e pronto per essere utilizzato. In quest’ottica produttiva, nel caso dei prodotti saldati, quindi dei profili chiusi, la tecnologia di saldatura laser ha ormai sostituito i più tradizionali processi ad alta frequenza e TIG in virtù della maggior precisione e delle superiori caratteristiche meccaniche del giunto che è in grado di assicurare; e questo a dispetto di una minor prestazione produttiva in termini di velocità di processo”.
Tradizionalmente, la saldatura ad alta frequenza è la tecnologia utilizzata per produrre tubi e profilati in ferro, mentre la saldatura TIG, fino all’avvento del laser, era il processo usato nei casi in cui erano richieste ai profili particolari caratteristiche meccaniche. A oggi, la saldatura TIG è ancora utilizzata per tubazioni in acciai inox e ogni volta che l’impianto non deve avere un costo particolarmente eccessivo, ma sia dal punto di vista delle proprietà che delle velocità di processo è stata ormai sostituita dal laser che consente di processare anche diverse tipologie di materiali come per esempio gli acciai zincati. Fatte le opportune eccezioni, il laser a stato solido, in particolare, permette di realizzare una varietà di prodotti maggiore, in virtù della possibilità di lavorare con un range di materiali più ampio, “altamente riflettenti” e acciai altoresistenziali compresi. Facendo il confronto con l’alta frequenza, invece, il laser è molto più lento ma assicura caratteristiche meccaniche assolutamente imbattibili.

Il dualismo CO2 o stato solido?
Le prime esperienze targate Piemme con la saldatura laser sono state fatte con i CO2 che, a dispetto degli evidenti vantaggi applicativi, presentavano però dei costi di esercizio piuttosto alti in virtù della necessità di usare gas laseranti e antiossidanti e della frequente manutenzione che richiedevano per tenere in efficienza l’impianto. Ma non solo, la sorgente CO2 era più vincolante anche dal punto di vista applicativo poiché occorreva posizionarla nei pressi della stazione la saldatura. “Con l’avvento dei laser a stato solido è stato per noi naturale compiere questo passaggio poiché in un sol colpo risolvevamo entrambi i problemi” afferma nuovamente Graziano Pizzolato che poi prosegue: “il CO2 comunque, rimane, tuttora, la scelta migliore quando si lavora l’acciaio inox poiché è meno sensibile alle variazioni di spessore del materiale (anche di 0,1 mm) all’interno dello stesso nastro, cosa che purtroppo nel campo degli acciai per tubi è piuttosto frequente. Il laser a stato solido subisce invece maggiormente le irregolarità del materiale e questo è un problema in termini di affidabilità del processo e di produttività costante. Ecco perché in presenza di acciai inossidabili la scelta ricade ancora sul laser CO2. Ma dove si ha la certezza sulla bontà del materiale in termini di caratteristiche meccaniche e dimensionali (Piemme è molto concentrata sull’uso degli acciai alto resistenziali) il TruDisk Trumpf ha, di fatto, dei costi di esercizio più bassi e assicura molta più flessibilità operativa potendo sfruttarla per alimentare macchine diverse anche a parecchi metri di distanza dal punto in cui è posizionata grazie al trasporto del fascio laser in fibra”. La decisione di puntare sul laser a stato solido è stata quindi presa in virtù della possibilità di gestire il processo di saldatura in modo più agevole e avere anche un’efficienza maggiore a dispetto della necessaria attenzione al tema della sicurezza per gli operatori.

Un partner affidabile sotto ogni aspetto
La scelta di Trumpf come fornitore è in parte attribuibile alla sua capacità di poter fornire, di volta in volta, la sorgente laser più adatta a seconda dell’applicazione ma anche di garantire sempre e comunque una soluzione affidabile, e una partnership duratura. Operando sul mercato internazionale, Piemme necessitava, infatti, di un partner tecnologico di prestigio e di respiro internazionale che la affiancasse, non solo nello sviluppo e nella messa a punto di ogni processo produttivo, ma anche nel corso della vita produttiva degli impianti. In poche parole, Piemme cercava un partner competente e anche presente con cui essere sempre pronti a rispondere a ogni richiesta ed esigenza della clientela. “Lavorando con Trumpf, Piemme sa di poter contare su un valido e costante supporto tecnologico a 360°, compresa la ricerca dei parametri di saldatura ottimali quale garanzia dell’affidabilità dei suoi impianti” spiega Dragan Stanic, della Divisione Laser di Trumpf. Quello che viene volgarmente detto “servizio post vendita” in questo caso si è quindi evoluto in una vera e propria partnership. “Affiancare e seguire il cliente, per noi, è una regola” spiega Mariano Briano, Responsabile della Divisone Laser di Trumpf in Italia. “È fondamentale nel caso di una sistema di taglio piano dove bene o male, una volta stabilite le tabelle di taglio, l’utilizzatore è autosufficiente, lo è ancor di più in questo caso in cui si parla di saldatura e siamo in presenza di continui cambiamenti di produzione legati al tipo di profilo o al materiale. Ci tengo però a precisare che mai come in questo caso è corretto parlare di partnership poiché ogni impianto è il connubio di due competenze che si sommano e si fondono nell’interesse della soddisfazione del cliente. Ogni linea nasce innanzitutto dalle conoscenze e competenze specialistiche di Piemme che noi affianchiamo per scegliere, insieme, la migliore soluzione di saldatura da integrarvi e per l’ottimizzazione dei parametri di processo”.

Tre sorgenti da 8 kW e fibre ottiche lunghe 100 m
Oggi, in Piemme, sono installate tre differenti sorgenti laser da 8 kW TruDisk scelte per coprire la più ampia casistica di prodotti realizzabili con gli impianti di profilatura e punzonatura presenti in officina. Una scelta ben precisa fatta con quella sapienza di chi conosce a fondo ogni aspetto del proprio processo produttivo e che sa di poter compensare la ridotta velocità tipica della saldatura laser con la maggior potenza della sorgente.
“Realizzando profili saldati conto terzi, abbiamo la necessità di produrre il più velocemente possibile per ridurre il costo pezzo - spiega ancora Graziano Pizzolato - ragion per cui la potenza maggiore del laser ci permette di compensare la produttività inferiore e di avere tutti quei vantaggi di cui abbiamo parlato in precedenza”. Una particolarità delle tre TruDisk fornite da Trumpf riguarda la lunghezza delle fibre con cui viene trasportato il fascio dalla sorgente alla stazione di saldatura. Le fibre sono, infatti, lunghe 100 m proprio per consentire massima flessibilità nella gestione dei venticinque impianti installati agevolando l’integrazione delle teste di saldatura là dove servono. “La possibilità di spostare la saldatura laser da una macchina all’altra è un vantaggio fondamentale soprattutto pensando al fatto che sorgente e fibra ottica Trumpf sono un tutt’uno e grazie alle fibre “plug & play” possiamo spostarle da un’uscita all’altra in totale autonomia, senza la necessita di un intervento tecnico da parte del costruttore” conclude Pizzolato.


Laser-Welded Profiles
The corporate payoff reads “profiling lines, special equipment for sheet metal machining and production of metal profiles” and this is the domain of activity which for over 35 years has seen Piemme - with the Pizzolato brothers at its helm - leading the market. A highly innovative concern, as shown by the use of solid state laser welding. Three  Trumpf TruDisk 8002  8-kW  soures are the feather in the cap of a production department where 25 profiling plants are installed.

“We have been making fully automatic punching and profiling plants for over thirty years” Graziano Pizzolato states. The Production Manager of the company and his brother Paolo welcome us in the Salzano plant (near Venice); their siblings Renzo, Giorgio and Anna also work for the company. “We reached very high quality and construction standards which guarantee quality end products which fully satisfy clients’ demands. The new millennium brought us a very competitive and original scenario, rich in new challenges which we daily tackle with the passion which distinguishes us and which has enabled us to be a leading company all through these years. The quality of the products and services which we offer are our strength, reliability and guarantees are the added value we built over time. Every machine is designed and built based on the specific demands and requirements of the single end user; this allows us to customize plants without having to resort to compromises. Besides, thanks to our production department which works for third parties, we can produce special tailor-made profiles, following the directives of the clients themselves”. Indeed! One of the characteristics, if not the main characteristic which singles out Piemme from the other companies of its kind, is the willingness to create for clients not just the profiling plants but also ample product samples or parts of the production itself to enable fine-tuning of the process and to help with the commissioning of the plant once this has been installed in their company.
“For about twenty years we had this type of approach because, for certain very innovative solutions, it is necessary and fundamental to set up the plant before delivering it to the clients, in their interest and from a standpoint of the reliability of a process which, at that point, will turn out to be optimal and optimized in every respect. This means using the plant to produce the real pipe or profile to which it will be destined for a long time. There are also cases where, for some particularly complex specific profiles, or for small quantities which do not warrant investing in a new plant, production never leaves our company and is completely carried out within Piemme”.
“Depending on the profile we need to produce - Pizolato explains - we carry out the development of the rolls and moulds entirely within our company; these same parts are then assembled on one of the 25 production lines we have available. Thanks to the innovative rapid tool change system, we can actually change the product completely within a matter of a few hours, thereby cutting own on the line’s equipping costs”. This is for instance the case with some particularly innovative special profiles which the client preferred to entrust to Piemme’s experience for the pilot series, testing their appreciation on the market, before making a costlier investment by ordering a totally new plant.

Not just pipes, but finished products
When touring the production departments of the Salzano plant it is evident that there is more there than just simple pipes and generic profiles: it may be more appropriate to talk about finished products, which Piemme takes care of and develops right from the design phase. By means of its experience and the know-how it developed, the company helps to optimize the design so as to obtain a geometry of the profile which provides a balanced compromise between the characteristics required by the application and actual feasibility. “Our plants enable us to create finished products”, Paolo Pizzolato explains. “When we develop a profile, we do not think of it as an independent item; of course, we imagine it in the context of the use to which it will be put. The geometry which derives from this, whether open or closed, is therefore the most appropriate to respond to the specific properties required by the application; every plant produces a finished product, cut to measure and ready for use. From this production standpoint, in the case of welded products, that is, of closed profiles, laser welding technology by now replaced the more traditional high-frequency and TIG processes in consideration of the higher precision and superior mechanical properties of the welding which it can provide; this in spite of a lower production performance in terms of process speed”. Traditionally, high frequency welding is the technology used to manufacture iron pipes and profiles, while TIG welding, right up to the introduction of laser, was the process used when profiles with special mechanical properties were required. To this very day, TIG welding is still used for stainless steel pipes and every time the plant must not have a very high cost, but both as regards properties and process speed it has been replaced by laser welding which allows to process diverse materials, including, for instance, zinc-plated steel. With some exceptions, solid-state laser is especially suitable to create a wider variety of products, due to its capability of functioning with a broader range of materials, including “highly reflecting” and high-strength steels. Compared to high frequency, laser is much slower but provides absolutely incomparable mechanical properties.

The “CO2 or solid state” choice
The first experiences by Piemme with laser welding were carried out using CO2 lasers, which, in spite of evident advantages in terms of applications, had rather high management costs due to the necessity of using lasering and anti-oxidant gases and of the frequent maintenance required to keep the plant efficient. Not only that: the CO2 source was more binding even from an application standpoint because it had to be positioned close to the welding station. “When solid state lasers became available, it came naturally for us to make this change because we could solve both problems at one go” Graziano Pizzolato once more states, and continues: “CO2, at any rate, is still the best choice when machining stainless steel because it is less sensitive to changes in thickness of the material (even as large as 0.1 mm) within the same strip, something which is unfortunately quite frequent when machining steel for pipes. Solid state lasers are more sensitive to irregularities in the material and this is a problem in terms of reliability of the process and constant productivity. This is why when it comes to stainless steels the process chosen is still CO2 laser welding. But where the material is good enough in terms of mechanical and dimensional properties (Piemme is highly focused on the use of high-strength steels) the TruDisk Trumpf  actually has lower operating costs and provides much greater operational flexibility since it may exploit many different machines to supply it, even placed many metres away from the point where it is found, by means of fiber transportation of the laser beam”. The decision of using solid sate lasers was therefore made in consideration of the possibility of managing the welding process more easily and to obtain greater efficiency even considering the necessary attention paid to the safety of operators.

A reliable partner from every standpoint
The choice of Trumpf as a supplier may partly be ascribed to their capability of providing, as the need arises, the most appropriate laser source according to the application, but also to the capability of providing, always and in any case, a reliable solution, and a lasting partnership. Piemme, since it operates on the international market, needed a prestigious technological partner with an international experience able to work by its side, not just in developing and fine-tuning the production process, but also during the whole of the plants’ working life. In other words, Piemme was looking for a competent and willing partner with whom to respond to every demand on the clients’ part. “By working with Trumpf, Piemme knows that it can count on a valid and constant all-round technological support, including the research of optical welding parameters as a guarantee of the reliability of its plants”, Dragan Stanic, from Trumpf’s Laser Division, explains. What is commonly termed “after-sales service” in this case evolved into a real partnership. “Working by the client’s side is our standard”,  Mariano Briano, head of the Trumpf Laser Division in Italy, explains. “It is essential in the case of a flat cutting system where, once the cutting tables are defined, the user is more or less self-sufficient; even more so in this case, where we are talking about welding and we see continuous changes in production linked to the type of profile or material. I would however like to specify that in this case, more than in others, it is correct to talk about a partnership because every plant is the union of two competences which add up and merge in the interest of customer satisfaction. Every line stems first of all from Piemme’s specialist competence and knowledge; we work by their side to choose, together, the best welding solution to fit into the line and to optimize the process parameters”.

Three 8-kW sources and 100-m long optic fibers
Today three different 8-kW TruDisk laser sources are installed in Piemme, chosen to cover he most ample case of products that may be created with the profiling and punching plants present in the factory. This was a precise choice made with the wisdom of those who know very well every aspect of the production process and are aware of being able to compensate for reduced speed typical of laser welding with the greater power of the source.
“Since we manufacture third-party welded profiles, we need to produce as fast as we can to reduce the cost per item – Graziano Pizzolato further explains – which is why the greater power of lasers allows us to make up for low productivity and to obtain all the advantages mentioned before”. A property of the three TruDisk sources supplied by Trumpf concerns the length of the optic fibers used to convey the beam from the source to the welding station. Fibers are 100 m long to allow the maximum flexibility in the management of the twenty-five plants installed, helping integration of welding heads where necessary. “The possibility of moving laser welding from one machine to another is a fundamental advantage especially if we consider that Trumpf sources and optic fibers are all in one and thanks to the  “plug & play” fibers we may move them from one output to another autonomously, without any need for technical servicing on the manufacturer’s part”,  Pizzolato concludes.

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