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Tuesday, 21 Novembre 2017
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L’efficienza nella sua forma migliore

Gli stampi, spesso in bronzo battuto o in acciaio per utensili ad alta lega, dispongono di superfici a forma libera complesse e vengono lavorati con frese sferiche. Gli stampi, spesso in bronzo battuto o in acciaio per utensili ad alta lega, dispongono di superfici a forma libera complesse e vengono lavorati con frese sferiche.

Blow-Fill-Seal è la denominazione delle macchine automatiche per imballaggio di Kocher-Plastik Maschinenbau GmbH, destinate a soffiare, riempire e chiudere contenitori in materiale plastico. Nel reparto di costruzione stampi è operativo un centro di lavoro Mikron HPM 800 U HD di GF Machining Solutions, governato da un CNC iTNC 530 di Heidenhain che tiene sotto controllo tutte le funzioni necessarie per l’automazione e assicura una gestione semplificata.

di Sara Rota

Dicembre 2015

Uno degli obiettivi di Industria 4.0 è quello di concatenare tutte le procedure di un processo produttivo mediante sistemi informatici, al fine di realizzare prodotti sempre più personalizzati in maniera altamente automatizzata. Capacità di trasformazione ed efficienza delle risorse dovrebbero rivelare nuove opportunità per incrementare la competitività. L’esempio di Kocher-Plastik mostra come il concatenamento globale di tutte le procedure del processo di produzione con la tecnologia più recente incrementa l’efficienza e la flessibilità. Protagonisti: un centro di lavoro Mikron HPM 800 U HD di GF Machining Solutions con cambio pallet, un controllo numerico Heidenhain iTNC 530, collegato direttamente al sistema per il rilevamento dei dati di esercizio, e operatori qualificati con ottime conoscenze in materia di programmazione. Blow-Fill-Seal è la denominazione delle macchine automatiche per l’imballaggio di Kocher-Plastik Maschinenbau GmbH, destinate a soffiare, riempire e chiudere contenitori in materiale plastico in una sola operazione. A velocità mozzafiato e in condizioni asettiche è possibile produrre fino a 34.000 ampolle o 10.000 flaconi all’ora, riempiti di prodotti farmaceutici liquidi. A livello mondiale le case farmaceutiche si affidano agli efficienti sistemi prodotti a Sulzbach nel Baden Württemberg. Ogni macchina automatica necessita di diversi stampi di soffiaggio per il processo produttivo, che vengono personalizzati secondo le specifiche esigenze e quindi programmati e realizzati nell’apposito reparto interno. In caso di forte domanda, occorre ottimizzare la capacità di produzione. Hans Beißwenger, responsabile della lavorazione: “Abbiamo ricercato soluzioni per sfruttare ancora meglio le nostre macchine utensili”. Viste le forme molto diverse e le quantità variabili si tratta di una grande sfida. Oggi Kocher-Plastik trae vantaggio da una soluzione avveniristica in cui un sistema di Shop Floor Management combina un parco macchine di elevate prestazioni con un team competente per l’analisi, la pianificazione e il controllo della produzione.

L’automazione crea i presupposti per un impiego ottimale
Nel reparto di costruzione stampi di Kocher-Plastik, un centro di lavoro Mikron HPM 800 U HD di GF Machining Solutions mostra, ad esempio, come una semplice soluzione di automazione combinata a una sofisticata organizzazione delle commesse possa portare a un elevato sfruttamento dei macchinari. Il centro di lavoro ad elevate prestazioni dispone di un cambio pallet a 7 posizioni e di un magazzino per 210 utensili. Il cambio pallet è facilmente accessibile e accoglie pezzi per lo più diversi che vengono lavorati in un processo possibilmente continuo. La macchina viene attrezzata con particolare rapidità grazie all’impiego di sistemi di serraggio con riferimento proprio. iTNC 530 di Heidenhain ha sotto controllo tutte le funzioni necessarie per l’automazione e consente una gestione semplificata. Sono questi i presupposti indispensabili per impiegare al massimo la macchina senza prolungati tempi di inattività e senza interruzioni.

Più efficienza grazie al flusso continuo di informazioni e analisi
Il sistema Shop Floor Management gestisce le commesse di lavorazione. L’operatore vi accede direttamente sulla macchina: dopo il login personalizzato vengono visualizzate le commesse con le relative priorità ed è possibile selezionare il job idoneo. Per la preparazione ottimale è necessaria anche una descrizione dei pezzi con i tempi di lavorazione previsti, gli utensili richiesti e altri dettagli. Questo consente all’operatore di preparare la macchina per un impiego prolungato e senza interruzioni e di testare anticipatamente con affidabilità e facilità i programmi di lavorazione. Le operazioni che l’operatore sta eseguendo, come ad esempio l’attrezzaggio, la manutenzione o la programmazione, vengono comunicate al sistema tramite l’iTNC 530 con l’ausilio di semplici interazioni. Le operazioni eseguite dalla macchina vengono comunicate da iTNC 530 Heidenhain al sistema Shop Floor Management mediante un’interfaccia. I dati macchina vengono trasferiti in modo completamente automatico. L’analisi dei dati concatenati fornisce un’immagine chiara delle procedure e costituisce la base per la costante ottimizzazione del processo di produzione e di automazione. Kocher-Plastik ha così incrementato nettamente l’impiego delle sue macchine. Le analisi forniscono inoltre un quadro dei costi di produzione.

La competenza come fattore di successo
L’organizzazione digitale del lavoro non limita la responsabilità e la competenza dell’operatore. Al contrario, non si tratta solo di attrezzare un cambio pallet e di premere il tasto Start, ma molto di più. Alla Kocher-Plastik l’operatore organizza l’intero processo di produzione sulla macchina utensile. Gli stampi, spesso in bronzo battuto o in acciaio per utensili ad alta lega, dispongono di superfici a forma libera complesse e vengono lavorati con frese sferiche. Questi processi durano molte ore o persino giorni. Direttamente sul CNC iTNC 530 l’operatore crea i programmi di avvio, che cambiano i pallet e richiamano i relativi programmi di lavorazione. Siccome l’impiego delle macchine riveste un ruolo molto importante, nella procedura automatizzata non devono verificarsi problemi o interruzioni. È sempre l’operatore a decidere quali pezzi possono essere lavorati senza presidio. Accanto a una solida esperienza questa funzione presuppone conoscenze di programmazione sicure e un controllo numerico caratterizzato da una sicurezza di processo particolarmente elevata e dall’approccio estremamente user-friendly. La migliore sicurezza possibile è offerta dal test dei programmi direttamente sul controllo numerico. Sebbene Kocher-Plastik ritenga che i programmi generati con CAD/CAM possano essere eseguiti senza problemi, la simulazione di lavorazione di iTNC 530 contribuisce a ridurre i restanti rischi di un’interruzione. In fase di prova sulla macchina è così possibile rilevare se il magazzino utensili dispone di tutti gli utensili necessari.

Sfruttamento del potenziale del magazzino utensili
Con 210 posti utensili, il magazzino del centro di lavoro Mikron HPM 800 U HD rappresenta un ottimo presupposto per lavorazioni continue di pezzi per un periodo di tempo prolungato. È opportuno ottimizzare questo potenziale: l’analisi dei dati di esercizio e della macchina rileva come poter ridurre i tempi passivi grazie all’impiego ideale dell’utensile. Il successo si rivela nella complessità di attrezzaggio: “A volte la macchina lavora fino a 6 settimane prima di dover cambiare gli utensili nel magazzino”, spiega Armin Brehm, operatore della macchina. La disponibilità e l’impiego ottimale degli utensili rientrano anche nella sfera di competenze dei programmatori. Il database utensili fornisce al riguardo un valido supporto. Un costante flusso di informazioni sulla prova degli utensili tramite i richiami nei programmi di lavorazione fino all’impiego sulla macchina consente di ottenere un’efficace pianificazione di impiego. Proprio per le lavorazioni che richiedono molto tempo è necessario definire a priori gli utensili che devono essere presenti nella relativa posizione del magazzino, per evitare inutili tempi di fermo macchina.

Creare rapidamente i programmi grazie alle competenze condivise
Con il sistema CAD/CAM, Shop Floor Management e le soluzioni di automazione, Kocher-Plastik impiega le tecniche più moderne per ottenere l’efficienza auspicata nella produzione. La semplicità di comando e programmazione del controllo numerico Heidenhain riveste un ruolo determinante in tale contesto: ove possibile, gli esperti CAD/CAM impiegano cicli Heidenhain nei loro programmi. Se ad esempio i pezzi ripetitivi vengono lavorati in un secondo momento con utensili nuovi, l’operatore è facilitato nelle attività di adattamento dei dati di taglio nel dialogo con testo in chiaro. I costruttori di stampi all’avanguardia puntano consapevolmente sulla suddivisione delle mansioni durante la creazione del programma: il reparto CAD/CAM si concentra soprattutto su geometrie 3D complesse. Le geometrie 2D possono invece essere gestite dai colleghi programmatori direttamente sull’iTNC 530. Questo consente di suddividere i compiti tra più persone, amplia le competenze degli operatori della macchina e rende più piacevole e interessante l’attività sul centro di lavoro.

Accuratezza costante
Il centro di lavoro Mikron HPM 800 U HD conquista per la sua dinamica e realizza la lavorazione a 5 assi con una tavola rotante orientabile ad azionamento diretto. Questa robusta macchina utensile convince Armin Brehm per la sua accuratezza costante: “Mentre la macchina è in funzione, l’accuratezza non varia in modo sensibile anche per lavorazioni prolungate”. L’impiego elevato garantisce una temperatura stabile per periodi di tempo lunghi, richiedendo pertanto molto raramente la ricalibrazione dell’asse rotativo orientabile. La calibrazione viene eseguita una volta alla settimana con la funzione TNC KinematicsOpt. In pochi minuti iTNC 530 con cicli di tastatura automatici determina i valori di correzione per gli assi rotativi orientabili e adatta la tabella della cinematica. Kocher-Plastik mantiene in questo modo la qualità di lavorazione elevata rendendo superfluo ripassare gli stampi, ad esempio con la rettifica. Anche durante la lavorazione i sistemi di tastatura Heidenhain garantiscono una maggiore accuratezza e sicurezza di processo: verificano le dimensioni critiche sul pezzo per evitare riprese o scarti. E con l’ausilio di un laser Blum iTNC 530 monitora gli utensili a ogni sostituzione. Per concludere, i controlli numerici Heidenhain sono rinomati per la capacità di sfruttare il potenziale di accuratezza di macchine utensili di elevata potenza, grazie a numerose funzioni perfettamente combinate (un must in un reparto efficiente per la costruzione di stampi). I punti classici di forza della programmazione in officina offrono agli operatori della Kocher-Plastik anche la possibilità di impiegare con efficienza la loro esperienza pratica nell’allestimento dell’automazione. L’impiego elevato delle macchine e il conseguente incremento di efficienza dimostrano che la combinazione di Shop Floor Management e automazione può portare a veri e propri vantaggi in termini di competitività. Il collegamento diretto del controllo numerico Heidenhain al rilevamento dei dati macchina supporta l’analisi dei processi di produzione per ridurre i tempi passivi e di fermo. L’efficienza elevata rimane permanentemente invariata se vengono implementate le conoscenze acquisite con un flusso di informazioni costante, proprio quando numeri di pezzi e lavorazioni degli stampi personalizzati variano fortemente.

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