Stampaggio ottimizzato con i sistemi di assistenza intelligenti

Il parco macchine della sede centrale di Interroll, in Svizzera, è costituito da circa 30 presse a iniezione (Foto Interroll)

L’housing Poly-V è un componente ad alto contenuto tecnico: è costituito da due elementi, entrambi stampati a iniezione, in grado di trasferire il movimento di rotazione nei sistemi di trasporto. Particolarmente complessa è la realizzazione dell’elemento circolare esterno, sovrastampato su un cuscinetto a sfera, alla quale si aggiunge la difficoltà di lavorazione che caratterizza il materiale utilizzato, una poliammide rinforzata con fibre di carbonio. Fino a poco tempo fa, il produttore – la svizzera Interroll (Sant’Antonino) – si limitava allo stampaggio delle parti, demandando al cliente finale l’assemblaggio dei cuscinetti. «Ma la percentuale di scarti era maggiore del nostro target» spiega il direttore di produzione Matteo Tonolla. «Pertanto, abbiamo deciso di portare al nostro interno l’intero processo e di investire in una nuova isola di produzione integrata. Oltre al miglioramento della qualità del prodotto finito, il cambiamento avrebbe consentito all’end user di beneficiare anche dei vantaggi legati all’abbattimento della capacità di magazzinaggio necessaria per i semilavorati».

Tecnologie innovative per processi snelli

La nuova isola di produzione è costituita da una pressa a iniezione Engel victory 120 senza colonne e da un robot lineare Engel viper 12, destinato al prelievo dei cuscinetti dal nastro di alimentazione e al loro successivo inserimento in uno stampo a due impronte, dove vengono sovrastampati. Lo stesso robot preleva i manufatti ibridi in polimero e metallo per poi depositarli su un nastro trasportatore. «Questo processo integrato assicura la stabilità delle caratteristiche di rotazione dei rulli, mentre il metodo del sovrastampaggio ci consente di snellire il processo di fabbricazione» sottolinea Piercarlo Balducci, tecnico commerciale di Interroll. Grazie alla completa automazione dell’unità produttiva, che comprende l’assemblaggio a valle, e all’inserimento di dispositivi avanzati per il controllo del processo di stampaggio, oggi l’azienda è in grado di produrre internamente un numero sempre maggiore di componenti complessi di qualità eccellente. «La scelta di puntare su tecnologie innovative è un elemento cardine della nostra strategia» commenta Ingo Specht, Manager Director della realtà svizzera. «E, considerando che il nostro parco macchine è in continuo rinnovamento ed espansione, riusciamo a mantenerlo allo stato dell’arte».

L’elemento circolare nero esterno dell’alloggiamento Poly-V non è semplice da realizzare. Nel processo integrato, il cuscinetto a sfera viene sovrastampato con poliammide rinforzata con fibre di carbonio (Foto Engel)

Assistenza “smart” per una qualità costante

Equipaggiata con sistemi di assistenza intelligenti, la nuova pressa a iniezione victory 120, costruita ad hoc per soddisfare le esigenze di Interroll, apre la strada al futuro digitale dell’azienda. Nel caso degli alloggiamenti PolyV, iQ weight control e iQ flow control – due assistenti intelligenti di cui sono dotate le più recenti presse Engel – assicurano una qualità di stampaggio elevata e costante. Per ogni singolo ciclo, iQ weight control analizza il profilo di pressione nella vite di plastificazione durante la fase di iniezione e confronta i valori rilevati con un ciclo di riferimento. La curva di iniezione, il punto di commutazione e la pressione di mantenimento vengono quindi adeguati in automatico alle condizioni attuali del processo. La regolazione dei parametri avviene in una frazione di secondo e non implica alcun prolungamento del tempo ciclo. Tutto ciò consente di evitare proattivamente la generazione di scarti. iQ flow control, invece, abbatte gli scarti provocati da un’errata regolazione della temperatura. In ciascun circuito di termoregolazione, il software gestisce attivamente l’eventuale differenza di temperatura tra le linee di mandata e ritorno. «Nello stampaggio a iniezione, il 20% degli scarti deriva da errori in sede di termoregolazione. Per questa ragione, i prodotti “smart” come iQ flow control e iQ weight control rientrano fra le priorità di sviluppo di Engel» sottolinea Matteo Terragni, direttore generale di Engel Italia, che si occupa anche della clientela della Svizzera italiana. Investendo nella nuova isola di produzione e nelle soluzioni digitali, Interroll è riuscita a ottimizzare, snellendolo, l’intero processo di produzione degli alloggiamenti Poly-V. «Abbiamo ridotto sensibilmente i costi legati al controllo di qualità» spiega Matteo Tonolla. «Oggi, il processo è talmente stabile da consentire la completa eliminazione di qualsiasi controllo esterno. In passato, invece, ciascuno degli 800.000 pezzi fabbricati ogni anno veniva ispezionato manualmente per verificarne la qualità».

Abbiamo deciso di incrementare l’applicazione di soluzioni intelligenti perché vogliamo eliminare le cause che provocano interruzioni: il nostro obiettivo, infatti, è intervenire il meno possibile sul processo dopo aver avviato la produzioneIngo Specht, presidente Interroll

«Non vogliamo essere costretti a verificare continuamente la qualità sul prodotto finito, ma essere sicuri che l’isola di produzione realizzi manufatti di qualità costantemente elevata» precisa Piercarlo Balducci. «E la digitalizzazione è un valido supporto in questa direzione, perché ci consente di ottenere processi molto stabili, grazie sia al monitoraggio dei dati sia all’impiego di una macchina auto-ottimizzante».

Il gruppo di chiusura senza colonne della pressa victory rappresenta per Interroll un fattore determinante ai fini dell’efficienza, perché consente operazioni di attrezzaggio rapide, potenziamento progressivo del processo semplificato e integrazione dei processi a monte e a valle (Foto Engel)

Pezzi conformi sempre, anche al cambio di lotto

iQ weight control compensa in modo affidabile le variazioni delle condizioni di produzione e fluttuazioni della materia prima. In alcuni processi viene reinserita nel ciclo una percentuale di plastica recuperata dalle materozze, mentre in altri casi si impiegano compound acquistati da due o più fornitori diversi. iQ weight control garantisce la fabbricazione di pezzi conformi in tempi brevissimi dopo ogni cambio produzione: un aspetto che diventa sempre più importante a fronte dell’attuale volatilità delle filiere nel settore dei polimeri. «Una tonnellata proviene dalla Cina, un’altra dagli Stati Uniti e 300 chili dalla Svizzera: malgrado questo, dobbiamo offrire una qualità di prodotto costante» sottolinea Ingo Specht. «In queste condizioni, una pressa a iniezione dotata di sistemi di assistenza intelligenti può dare il meglio di sé». Nello stabilimento del quartier generale di Sant’Antonino, quattordici presse delle 30 presenti sono già equipaggiate con iQ weight control. Su alcune di esse, il software di controllo è stato integrato in un secondo tempo, mentre tutte le nuove macchine montano di serie iQ weight control e iQ flow control.
Oltre alla stabilità del processo, Interroll persegue un altro importante obiettivo: l’efficienza energetica. «Sulle presse che integrano iQ flow control siamo in grado di ridurre al 20% il volume d’acqua richiesto per la termoregolazione rispetto al passato. Non solo: i rapporti di termoregolazione ora sono assolutamente stabili» sottolinea Matteo Tonolla.

L’assenza delle colonne permette alla pinza del robot viper di entrare direttamente nello stampo aperto accedendovi lateralmente (Foto Engel)

Processi più efficienti con la tecnologia senza colonne

La digitalizzazione rappresenta un elemento chiave, fondamentale per un processo di produzione efficiente, ma non è l’unico. «Preferiamo le presse a iniezione senza colonne perché ci consentono tempi di attrezzaggio sensibilmente più rapidi. I prodotti possono variare in maniera significativa e molti dei nostri clienti hanno ridotto la capacità dei magazzini, con un’ovvia contrazione delle dimensioni dei lotti» commenta Matteo Tonolla. «Il 2019 è stato un anno da record, con 4.200 cambi stampo solo in questo stabilimento. Attualmente il valore si è attestato a 2.500, ma accelerare le operazioni di attrezzaggio continua a rappresentare una grande sfida. In Interroll, un operatore impiega mediamente 23 minuti per attrezzare una pressa victory con gruppo di chiusura libero da ostacoli, mentre l’installazione di uno stampo su una macchina provvista di colonne richiede in media 72 minuti». Il gruppo di chiusura senza colonne offre un ulteriore vantaggio, ovvero la possibilità di installare grandi stampi su presse a iniezione di tonnellaggio relativamente contenuto. Se si considera l’incremento dei volumi di produzione che sta interessando diversi prodotti, per l’azienda svizzera questa opportunità semplifica il progressivo potenziamento dei processi di fabbricazione. Ad esempio, lo stampo per la realizzazione degli alloggiamenti Poly-V oggi a due impronte verrà presto sostituito con uno a quattro impronte. E, grazie alla tecnologia senza colonne, questo tipo di componenti potrà continuare a essere stampato su una pressa da 120 tonnellate.

Il robot viper manipola sia gli inserti sia i manufatti finiti. Un nastro trasportatore alimenta i cuscinetti a sfere, mentre un altro provvede all’evacuazione dei pezzi finiti (Foto Engel)

L’elemento strategico per la svolta digitale

«Uno dei nostri obiettivi è perseguire una chiara strategia di crescita, pertanto stiamo esplorando nuovi settori di attività» spiega Ingo Specht. «Periodicamente valutiamo le produzioni da riportare all’interno dell’azienda, tenendo conto di fattori determinanti come la complessità del manufatto e il numero di pezzi, e il successo della riconversione del processo di produzione dell’alloggiamento Poly-V ci spinge con una determinazione sempre maggiore verso la digitalizzazione, perché siamo certi che ci permetterà di continuare a migliorare la qualità nelle nostre fabbriche in ogni quadrante geografico».

Attualmente sono in fase di costruzione nuovi stabilimenti negli Stati Uniti e in Cina, ma il centro di competenza sulla tecnologia di stampaggio a iniezione è – e resterà – in Canton Ticino, dove si svolgono le attività di ricerca e sviluppo legate ai materiali polimerici, e dove vengono decise e implementate le strategie per la fabbricazione dei manufatti plastici. «Disporre delle stesse tecnologie negli stabilimenti di tutto il mondo è un enorme vantaggio perché, sebbene il nostro portafoglio prodotti vari da un sito all’altro, possiamo contare su uno standard produttivo uniforme a livello globale: l’impiego di presse a iniezione senza colonne dotate di sistemi di assistenza intelligenti sempre più interconnessi tra loro. Un vantaggio al quale si somma il fatto che Engel – essendo un player globale – riesce sempre a supportarci, insieme alla sua consociata TIG che ci segue nello sviluppo di soluzioni per la digitalizzazione dei processi» sottolinea Ingo Specht. Pensando ai vantaggi della digitalizzazione, il manager osserva: «Sebbene consenta l’accesso a informazioni che in passato non erano disponibili e segnali i problemi in tempo reale, la qualità sarà sempre una responsabilità prioritaria dell’operatore, così come il successo dell’azienda continuerà a essere legato in modo indissolubile alle capacità degli addetti alla produzione. La formazione, pertanto, assumerà un ruolo sempre più rilevante, perché se in passato era sufficiente essere in grado di effettuare un controllo della qualità dimensionale dei pezzi, oggi bisogna saper configurare correttamente impianti intelligenti» conclude Specht.