Lotti di produzione più brevi, una maggiore varietà di prodotti e la crescente necessità di ridurre i consumi energetici stanno cambiando il modo in cui sono progettate le termoformatrici. I produttori ricercano impianti capaci di adattarsi a formati diversi, controllare con maggiore precisione l’uso dell’energia e ridurre la dipendenza dalle regolazioni manuali del processo.
Nella termoformatura twin-sheet, due lastre devono essere riscaldate e formate entro una ristretta finestra di processo, prima di essere unite per ottenere un componente cavo. La sincronizzazione tra riscaldamento, movimentazione del materiale e formatura determina la ripetibilità, la distribuzione degli spessori e il tempo di ciclo.
Un recente impianto sviluppato da Cannon per il termoformatore tedesco Linbrunner mostra come rispondere a queste esigenze: il nuovo sistema proprietario e-Forming twin-sheet combina una struttura di formatura interamente elettrica, servomotori controllati in modo indipendente, dimensioni di formatura variabili, gestione automatizzata del riscaldamento e generazione dei parametri di processo assistita da software.
Il risultato è una macchina che offre maggiore precisione, flessibilità ed efficienza energetica.
Progettata per adattarsi allo spazio disponibile
La nuova termoformatrice doveva essere installata nell’area produttiva esistente di Linbrunner senza modifiche strutturali all’edificio, in uno spazio in cui sarebbe stato difficile collocare altre macchine. Per rispettare questo vincolo, Cannon ha riprogettato completamente la pressa di chiusura, adottando un azionamento elettromeccanico per il movimento verticale della stazione di formatura. Ne è risultata una termoformatrice compatta, alta complessivamente circa 4,8 m, con una forza di chiusura di 600 kN e la capacità di formare pezzi alti fino a 850 mm.
L’elettricità sostituisce l’olio
Il passaggio a una struttura interamente elettrica elimina il circuito dell’olio idraulico. Sei servomotori controllati in modo indipendente sostituiscono i più comuni cilindri idraulici e movimentano i piani portastampo, consentendo al sistema di controllo di distribuire i carichi in modo più uniforme sullo stampo. Questa possibilità è particolarmente utile quando la geometria dello stampo, o l’area di lavoro, è decentrata rispetto alla macchina: una situazione frequente nella termoformatura per conto terzi.
Insieme ai telai di serraggio riprogettati, alle guide rinforzate e al sistema di lame e morsetti rivisto, il controllo multiasse mantiene stabili i piani e ne assicura il posizionamento ripetibile durante tutto il ciclo. Poiché movimento, posizione e distribuzione della forza possono essere programmati a ogni produzione, l’elettrificazione offre agli operatori un livello di controllo del processo che i sistemi idraulici non possono raggiungere, garantendo il parallelismo a ogni ciclo.
Compatibilità e flessibilità per lotti più brevi e diversificati
La flessibilità era un altro requisito fondamentale. Linbrunner lavora per diversi mercati e raramente produce lunghe serie senza interruzioni: spesso, nello stesso periodo, deve realizzare componenti diversi con stampi differenti.
Il sistema Triplo di Cannon risponde a questa esigenza adattando l’area di lavoro a ciascun pezzo mediante un sistema di regolazione a tre motori. L’area di formatura può variare da un massimo di 2750 × 2200 × 850 mm a un minimo di 1100 × 880 mm, pari ad appena il 30% della capacità complessiva. Una volta impostata, ogni configurazione viene salvata in una “ricetta di produzione” e richiamata automaticamente quando si carica lo stampo corrispondente, evitando regolazioni meccaniche manuali a ogni cambio formato.
Il sistema Triplo offre vantaggi concreti in termini di sicurezza e flessibilità: per gli stampi più piccoli non è più necessario sostituire l’intero set di piastre finestra, poiché lo stesso set copre tutta la gamma di regolazione. Si riduce così il numero di componenti pesanti da movimentare e si elimina un’operazione manuale a ogni cambio formato.
Grazie a un sistema di adattatori, l’impianto è compatibile con gli stampi già utilizzati da Linbrunner. Gli stampi sono caricati dall’esterno della macchina, installando insieme il gruppo superiore e quello inferiore. La movimentazione su rulli, il bloccaggio automatico e l’eventuale preriscaldamento consentono di preparare gli stampi senza interrompere la produzione. L’intera sequenza di cambio stampo è stata inoltre riprogettata secondo gli attuali criteri di sicurezza.
Due scelte progettuali rendono più sicuro il cambio stampo con e-Forming: tutti i riferimenti per il posizionamento degli stampi si trovano sui lati, ben visibili anziché nascosti nella parte inferiore; inoltre, tutte le operazioni che comportano l’abbassamento dello stampo avvengono a porte chiuse, con l’operatore all’esterno della macchina e completamente protetto.
La stessa macchina può lavorare sia in modalità single-sheet sia in modalità twin-sheet, permettendo a Linbrunner di passare da un prodotto o da un’esigenza produttiva all’altra senza cambiare impianto.
Il riscaldamento come processo controllato attivamente
Il riscaldamento della lastra termoplastica è la fase della termoformatura che richiede più energia ed è fondamentale per la stabilità del processo. Non basta raggiungere la corretta temperatura di formatura: le diverse zone della lastra richiedono apporti di energia differenti in base alla geometria del componente da realizzare, alla profondità di formatura, all’allungamento locale e alla distribuzione degli spessori desiderata.
e-Forming impiega riscaldatori alogeni a infrarossi a onda media, con una disposizione riprogettata e un sistema integrato di gestione dell’energia. La revisione della geometria delle batterie di riscaldamento e della disposizione dei connettori ha ridotto di circa il 40% la distanza delle zone d’ombra termica, consentendo un controllo molto più preciso della distribuzione della temperatura sulla lastra.
La gestione dell’energia è dinamica e permette di utilizzare diversi profili di potenza e strategie di standby. Dopo che l’operatore ha impostato i parametri principali del processo, i sensori confrontano continuamente la temperatura misurata della lastra con quella prevista dalla ricetta. In questo modo, a ogni cambio formato non occorre ricostruire il comportamento termico affidandosi all’esperienza dell’operatore.
Rispetto a una macchina Cannon di vent’anni fa, che lavora lo stesso stampo e lo stesso materiale, il sistema e-Forming ha ridotto il consumo energetico del 64%. Questo miglioramento potrebbe inoltre consentire di accedere agli incentivi pubblici disponibili.
Una macchina intelligente: Easy Power Mapping
Easy Power Mapping, tecnologia proprietaria di Cannon, integra le competenze di tecnologi esperti nella termoformatura direttamente nella macchina. Tradizionalmente, per definire la mappa di potenza dei riscaldatori, un tecnologo eseguiva prove successive di formatura e regolava le percentuali di potenza dei singoli elementi fino a ottenere una distribuzione della temperatura e spessori soddisfacenti.
Easy Power Mapping parte invece dalla geometria 3D del pezzo, lo stesso modello utilizzato successivamente dalle fresatrici CNC. Il software la analizza, genera diverse configurazioni possibili del riscaldamento e dei parametri di processo e permette all’operatore di scegliere la soluzione più adatta, compresa una configurazione specifica ottimizzata per ridurre i consumi energetici.
In combinazione con il monitoraggio della temperatura in tempo reale e la correzione automatica della potenza, Easy Power Mapping elimina le regolazioni per tentativi nella messa a punto del processo e mantiene stabile la produzione. Porta così per la prima volta nella termoformatura un livello di automazione paragonabile a quello dei sistemi CAM.
Verso una termoformatura maggiormente basata sui dati
Dietro le specifiche tecniche del progetto Linbrunner ci sono sfide comuni a tutti i produttori che utilizzano la termoformatura: lotti più brevi, una crescente varietà di prodotti, costi energetici in aumento e la difficoltà di sostituire gli specialisti di processo più esperti. Il sistema e-Forming di Cannon è stato sviluppato per rispondere direttamente a queste esigenze produttive.
Il movimento dei piani controllato da servomotori, le dimensioni di formatura regolabili, Easy Power Mapping e la correzione automatica della temperatura sono strumenti per ottenere risultati concreti. Consentono all’operatore di impostare con sicurezza la produzione di un nuovo pezzo senza ripetere numerose prove, effettuare il cambio stampo dall’esterno della macchina e conservare le conoscenze di processo dell’azienda nelle ricette di produzione, senza affidarle soltanto alla memoria delle persone.
Per Linbrunner, il risultato è una macchina su misura, adatta all’edificio, agli stampi e al modo di lavorare dell’azienda. Chi la utilizza può dedicare più tempo ai componenti da produrre e meno alla gestione del processo. È questo, in definitiva, il valore di una termoformatura maggiormente basata sui dati: non ridurre il ruolo delle persone, ma fornire loro strumenti migliori.
