Spesso si paragona la pressa a iniezione a una scatola nera, perché l’operatore non è in grado di conoscere in ogni momento le condizioni e la qualità dei componenti fondamentali per il suo funzionamento, e quindi di prevederne esattamente la durata. E così, per cercare di evitare fermi macchina improvvisi, in alcuni stabilimenti viene programmata la sostituzione periodica delle parti soggette a usura. Sebbene questo modo di procedere permetta di prevenire guasti, ma anche danni collaterali ai componenti adiacenti, ha tuttavia lo svantaggio di aumentare i costi di manutenzione e di non risolvere il problema dei danni imprevisti. Come conciliare tutte queste esigenze?
Secondo il nuovo approccio basato sulla smart factory, che sta apportando cambiamenti sostanziali in molti settori, la soluzione è la manutenzione predittiva. A questo si ispira e-connect.monitor di Engel, che si è recentemente arricchito con un modulo per il controllo delle viti di plastificazione e un altro per il monitoraggio on-line delle viti a ricircolo di sfere. E presto ne saranno disponibili altri.
Ottimizzare la durata utile delle viti di plastificazione
Le viti di plastificazione devono sopportare sollecitazioni meccaniche significative. Anche nei casi in cui materiale, trattamento superficiale e geometria delle viti sono perfettamente idonei al polimero che si desidera trasformare, subiscono un processo di usura che ne riduce la durata utile. Per valutarne le condizioni è necessario esaminarle direttamente. La procedura da seguire è lunga e complessa, e per i modelli più grandi richiede l’interruzione del processo produttivo anche per due giorni lavorativi: infatti, è necessario raffreddare la macchina, smontare la flangia ed estrarre la vite e procedere a misurazioni con strumentazioni apposite.
Basandosi sulle più avanzate tecnologie dei sensori, Engel ha sviluppato una soluzione alternativa efficace, rapida e facile da utilizzare. Si tratta di un dispositivo che può essere installato con estrema facilità all’esterno della macchina, direttamente sul cilindro di plastificazione (figura 1).
Sfruttando le proprietà degli ultrasuoni, non necessita di alcun contatto diretto con la vite: le onde sono in grado di attraversare le pareti del cilindro e il materiale plastico fuso. Il sistema rileva la distanza tra il filetto della vite e la parete interna del cilindro di plastificazione, valore che tende ad aumentare ciclo dopo ciclo e non deve superare un determinato limite (figura 2).
Il margine di tolleranza dipende dai requisiti che il manufatto stampato deve soddisfare, dal polimero utilizzato e dalla finitura superficiale della vite. L’abrasione del filetto della vite è, in generale, il tipo di usura che più influisce sulla qualità del processo di stampaggio a iniezione.
Rapido e facile da usare
Il dispositivo è portatile, quindi utilizzabile per tutte le macchine dello stabilimento. Le misure, che possono essere effettuate da un operatore interno adeguatamente preparato o da un tecnico Engel, richiedono pochi minuti. Una volta raccolti, i dati vengono trasmessi tramite una connessione dati al costruttore di presse, dove vengono analizzati e interpretati sulla base di modelli matematici. In futuro, i trasformatori potranno accedere ai risultati delle analisi attraverso il portale e-connect.
Se le condizioni della vite vengono verificate regolarmente, il dispositivo è in grado di calcolare la durata utile residua sulla base del livello di abrasione. L’intervallo temporale tra una misura e la successiva varia in base al tipo di applicazione, al tempo di ciclo e al materiale utilizzato. I tecnopolimeri caricati con fibre di vetro, per esempio, provocano di norma un’usura molto più rapida rispetto al polipropilene standard, e pertanto impongono intervalli di manutenzione più ravvicinati.
Operazioni più rapide e sicure
La previsione della durata utile residua consente all’operatore di sostituire la vite con tempestività. È infatti possibile ordinare in anticipo la nuova vite, e programmarne la consegna in base alla data prevista per la sostituzione. In questo modo, e-connect.monitor abbatte i fermi macchina e rende superfluo lo stoccaggio dei ricambi in azienda. Nel lungo periodo, il regolare monitoraggio delle condizioni della pressa favorisce anche l’ottimizzazione dei processi: la valutazione dei parametri di usura consente infatti di riconoscere le impostazioni di processo destinate ad accelerare il deterioramento di determinati componenti, e quindi di apportare le modifiche necessarie al fine di evitarlo.
Viti e chiocciole sempre sotto controllo
Oltre all’usura delle viti di plastificazione, e-connect.monitor può essere utilizzato per il monitoraggio delle viti a ricircolo di sfere, che costituiscono il cuore pulsante di una pressa a iniezione ad azionamento elettrico. Le viti a ricircolo di sfere, infatti, trasformano i movimenti rotatori dei motori in movimenti assiali del gruppo chiusura e del gruppo iniezione. Dal momento che su ogni macchina operano diverse viti a ricircolo, e che il guasto di una sola di essi può provocare l’arresto dell’intera linea di produzione, le loro condizioni, diversamente da quanto accade nel caso delle viti di plastificazione, vengono monitorate in continuo. Per questa operazione sono disponibili diversi metodi, che prevedono il rilevamento e l’analisi di dati relativi a temperature, frequenze e sollecitazioni. Questi valori vengono combinati fra loro utilizzando uno specifico algoritmo, al fine di ottenere un indice del deterioramento (figura 3) e ricavare un resoconto affidabile sulle condizioni delle viti a ricircolo di sfere e delle relative chiocciole.
L’indice del deterioramento è inversamente proporzionale alla durata utile residua: maggiore sarà il valore, minore risulterà la durata utile residua delle viti a ricircolo di sfere. In futuro, tramite il portale e-connect, l’utilizzatore potrà verificare direttamente le condizioni del componente e ricevere un avviso nel caso in cui sia in condizioni critiche. Il software, inoltre, può essere programmato in modo che il messaggio di allarme invii automaticamente un ordine per l’acquisto dei ricambi necessari e anche una richiesta di intervento da parte di un tecnico.
Controlli più frequenti
Come numerosi prodotti e soluzioni sviluppati da Engel, anche e-connect.monitor nasce da una stretta collaborazione con i clienti. Praher Plastics (Schwertberg, Austria), produttore di raccordi, valvole per piscine e accessori in ABS, PVC, PP, PP-GF e PVDF, ha installato il modulo per la manutenzione predittiva della vite di plastificazione su diverse macchine Engel. Le prestazioni del sistema sono state particolarmente apprezzate nella realizzazione di valvole di controlavaggio a sei vie in ABS per i filtri a sabbia utilizzati nelle piscine e negli impianti di trattamento delle acque reflue (figura 4).
Le valvole devono essere in grado di operare in modo affidabile in condizioni estremamente difficili, mentre lo spessore variabile delle loro pareti richiede la massima precisione in sede di stampaggio a iniezione. Le parti, stampate con una pressa senza colonne con forza di chiusura di 500 tonnellate equipaggiata con una vite da 90 millimetri, vengono prodotte in grandi quantità. Le condizioni della vite, quindi, devono essere verificate regolarmente. «In passato eravamo costretti a smontare la vite, ora non è necessario arrestare la macchina e la procedura di verifica richiede solo 15 minuti. Questo ci consente di esaminare la vite con maggiore frequenza e di migliorare la sicurezza in reparto», spiega Wilhelm Raber, direttore responsabile delle tecnologie di stampaggio a iniezione e dei processi di produzione di Praher. Durante la fase di messa a punto del dispositivo, condotta in collaborazione con Engel, le condizioni della vite sono state monitorate ogni otto settimane per un anno. «In caso di malfunzionamenti o difetti al pezzo stampato, i controlli ravvicinati ci consentono ora di escludere l’usura dalle possibili cause, e quindi di accelerare sensibilmente i tempi per individuare il guasto», conclude Raber.
Ideale per viti personalizzate
La sperimentazione ha portato ottimi risultati anche in Schöfer (Schwertberg, Austria). Rivolgendosi all’industria automobilistica, l’azienda è specializzata nella produzione di pezzi estetici con superfici di elevata qualità, ottenuti lavorando una vasta gamma di materiali – ABS, polipropilene, poliammide, PMMA e policarbonato – spesso utilizzando viti con geometrie personalizzate, che devono essere realizzate appositamente.
«Ci troviamo a pochi minuti d’auto da Engel e possiamo contare su tempi di fornitura dei ricambi particolarmente rapidi. Le viti speciali, però, devono essere costruite su richiesta», precisa Josef Fröschl, direttore di produzione di Schöfer. «La possibilità di prevedere, grazie a e-connect.monitor, la durata utile residua delle nostre viti offre vantaggi a noi come a Engel, consentendo a entrambi di formulare piani di sostituzione più precisi, ed evitando quindi situazioni di stress legate a fermi macchina imprevisti», conclude Fröschl.
Gli operatori di Praher e di Schöfer, dopo aver testato il modulo e-connect.monitor, hanno deciso di utilizzarlo con regolarità per verificare le condizioni delle viti. Le due aziende, inoltre, stanno già collaborando con Engel al perfezionamento del dispositivo e allo sviluppo di nuove soluzioni.
