Tecnologia FDC: fibre lunghe per grandi pezzi

Le due unità di stampaggio dedicate al processo di FDC installate nello stabilimento Krug di Meerane si basano su una pressa ad azionamento ibrido Allrounder 1120 H dotata di un’unità di iniezione di dimensioni 4600

Krug nasce nel 1972 a Breidenbach (Germania). È una piccola officina con sette dipendenti specializzata nella costruzione di stampi a iniezione. Oggi, dopo quasi cinquant’anni, si è trasformata in un gruppo che impiega oltre 300 collaboratori in un’attività diversificata che copre l’intero processo di produzione, dalla progettazione alla realizzazione di prototipi e stampi, fino allo stampaggio a iniezione di componenti tecnici di precisione e sistemi modulari complessi. I settori di specializzazione spaziano dall’industria elettrica ed elettronica agli elettrodomestici e all’automotive, un ambito – quest’ultimo – dove vanta un’indiscussa competenza nella produzione di ventole e intelaiature per le unità di raffreddamento del motore. Risultato che il gruppo tedesco ha conseguito investendo costantemente in tecnologia e nell’acquisizione del know-how indispensabile per progettare soluzioni allo stato dell’arte in codesign con il cliente finale. «Non è raro che i Tier One nostri partner ci coinvolgano in progetti finalizzati allo sviluppo di nuovi componenti più performanti, con funzioni integrate, da realizzare attraverso processi energeticamente ed economicamente più vantaggiosi» afferma Jochen Krug, direttore del Gruppo. «Brose Fahrzeugteile SE & Co KG di Coburgo, ad esempio, ci ha chiesto di esplorare le potenzialità del fibre direct compounding (FDC o compounding diretto a fibra lunga) per lo stampaggio di componenti di grandi dimensioni caricati con fibra di vetro. Per affrontare l’applicazione con una tecnologia per noi del tutto nuova, abbiamo chiesto la consulenza del costruttore di presse a iniezione Arburg con cui collaboriamo dal 2000».

Il fibre direct compounding

Il compounding diretto a fibra lunga è un processo particolarmente vantaggioso rispetto all’impiego dei tradizionali granuli rinforzati con fibre di vetro, non solo perché permette di “costruire” un compound caratterizzato dal contenuto e dalla lunghezza della fibra specifici per ogni applicazione, quindi con migliori proprietà meccaniche, ma anche perché, in virtù della grande flessibilità operativa, consente una più ampia combinazione di materie plastiche e cariche con costi decisamente più contenuti rispetto all’acquisto di gradi custom made. Grazie all’abbinamento con il processo di stampaggio a iniezione, inoltre, è possibile ottenere sia componenti di notevoli dimensioni e complessità, sia produrre su vasta scala parti rinforzate localmente con fibre continue oppure sovrastampare componenti in compositi termoplastici in nastro o foglia organica. Il sistema di FDC proposto da Arburg è costituito da un alimentatore delle fibre con dispositivo di taglio integrato, installato sull’unità di iniezione della pressa, da un cilindro adattatore e da una vite con geometria speciale. Le fibre possono essere tagliate a una lunghezza massima di 50 millimetri e quindi aggiunte direttamente al polimero fuso.
L’unità di FDC è collegata al sistema di comando o al sistema di controllo della pressa, pertanto le sue funzioni sono integrate nel processo di plastificazione. Ciò significa che tutti i parametri importanti possono essere configurati direttamente sul sistema di comando o sul sistema di controllo della macchina, e quindi salvati, garantendo una tracciabilità completa e continua.

Il sistema di FDC installato sul gruppo di iniezione della pressa è dotato di un’unità di alimentazione delle fibre con dispositivo di taglio integrato

Produzione completamente automatizzata

«Krug ci ha coinvolti in un programma che ha richiesto la progettazione di tre isole di lavorazione dedicate al processo di FDC da installare in due sedi diverse» spiega Manuel Wöhrle, Senior Sales Manager Lightweight di Arburg. «Nello stabilimento di Meerane sono in funzione due impianti basati su una pressa a iniezione Allrounder 1120 H ad azionamento ibrido, dotata del sistema di controllo Gestica e di un’unità di iniezione di dimensioni 4600, destinati alla produzione di componenti di grande superficie per il raffreddamento del motore. Nel reparto di stampaggio di Breidenbach, invece, è operativa un’isola di dimensioni inferiori, basata su una Allrounder 820, dedicata a componenti automotive».

Gli impianti sono completamente automatizzati. La movimentazione dei pezzi è assicurata da un robot multiasse Kuka integrato nell’interfaccia utente della macchina, mentre il controllo di qualità viene gestito attraverso una termocamera e una bilancia i cui valori – registrati in continuo nell’unità Gestica – documentano il contenuto, in percentuale, di fibre di vetro lunghe. Un secondo robot multiasse Kuka integrato nell’impianto asserve l’assemblaggio, che viene controllato mediante una termocamera ottica. Gli stampi utilizzati sono a canale caldo con ugello a chiusura ad ago e dotati del sistema di termoregolazione Orca di Enesty. Tutti i componenti stampati sono in polipropilene caricato con il 30% di fibre in vetro di lunghezza variabile in funzione dell’applicazione. L’ottimizzazione del processo e le prestazioni meccaniche dei pezzi ottenuti sono state eseguite presso l’Istituto Lightweight Engineering and Polymer Technology dell’Università Tecnica di Dresda.

Gli impianti di FDC sono completamente automatizzati. La movimentazione dei pezzi stampati è assicurata da un robot multiasse Kuka integrato nell’interfaccia utente della macchina
Un secondo robot multiasse asserve l’assemblaggio, che viene controllato mediante una termocamera ottica

Nuove opportunità nell’e-mobility

Jochen Krug è soddisfatto dei risultati ottenuti con il processo di FDC, così come della collaborazione con Arburg. «Siamo sempre alla ricerca di soluzioni innovative e stiamo pensando di implementare altri impianti “chiavi in mano” progettati per l’inserimento in successione in linee automatizzate per la produzione e l’assemblaggio di tutte le parti di un unico componente» sottolinea.
Il gruppo tedesco è aperto all’innovazione e interpreta l’attuale fase di cambiamento dell’industria automobilistica come un’opportunità. «Non costruiamo stampi solo per i pezzi che realizziamo internamente, ma anche per Tier One e stampatori che operano nel segmento dell’automotive, situazione che ci permette di ampliare continuamente il nostro know-how» constata Rüdiger Braun, responsabile della gestione clienti in Krug. «Inoltre, dal momento che i nostri prodotti vengono utilizzati spesso in modo indipendente dal gruppo di trasmissione, stiamo orientando l’attività futura anche verso la mobilità elettrica».

LASCIA UN COMMENTO

Please enter your comment!
Please enter your name here