Storia di successo

Moderna, più moderna – Cella di produzione 3

Sviluppare un sistema di produzione di stampi e utensili, espressamente destinato a diventare un modello per altri, è un compito impegnativo. Possono essere considerate solo le macchine più moderne con tecnologia di controllo intelligente. A un livello così alto, è necessaria una quantità significativa di ingegneria. 

Per mettere in sicurezza l'impianto di Mercedes-Benz a Sindelfingen come sito per lo sviluppo, la tecnologia e le competenze, Daimler AG sta investendo anche in questo centro con un edificio aggiuntivo su Tübinger Allee, conosciuto internamente con l'abbreviazione "TübA". È qui che nel 2015 è stata creata la nuova "cella di produzione 3" – come centro di prova, dove gli utensili per la formatura della lamiera dell'involucro esterno dei veicoli possono essere non solo prodotti ma anche testati immediatamente.

Oltre ai requisiti fondamentali di Daimler per la massima precisione, l'affidabilità dei processi, la tutela dell'ambiente e l'efficienza energetica, il Centre Manager Günter Sprecher ha stabilito obiettivi chiari per il progetto: "La nuova fabbrica tecnologica è destinata a fungere da modello per altri produttori di stampi e utensili. Il centro svolgerà a sua volta un ruolo chiave nella fabbrica tecnologica, perché qui possono essere riunite le competenze in materia di costruzione di utensili e ingegneria dei sistemi." Per implementare tutti i requisiti, tutti i partecipanti al progetto hanno dovuto sviluppare molte nuove funzioni relative alla macchina e alla tecnologia di controllo.

Un team vincente

Con il suo marchio Droop+Rein, Dörries Scharmann, un'azienda del Gruppo Starrag, è nota per le sue grandi macchine speciali per utensili e stampi con teste di fresatura intercambiabili. L'azienda si è aggiudicata l'appalto per l'installazione del sistema con le protezioni e gli accessori corrispondenti. Per poter simulare completamente il processo di lavorazione, è stato stabilito in anticipo che le macchine avrebbero dovuto essere dotate dei CNC Sinumerik 840D sl di Siemens AG. "Questo sistema di controllo si inserisce perfettamente nella catena di processo di Siemens NX, il software che verrà implementato in futuro, ed è quindi un elemento che contribuisce all'affidabilità del processo", spiega Ali Fidankök, Project Manager for Large Machines presso Daimler. Per verificare il pieno rispetto delle specifiche tecniche, gli ingegneri hanno chiesto l'accesso completo alla tecnologia di controllo. Di conseguenza, questo lavoro ha segnato l'inizio di una stretta collaborazione tra Droop+Rein e Siemens. 

31%

Reduced machining time

Le macchine

Il sistema è entrato in servizio a metà del mese luglio 2015, come previsto, ed è costituito da due centri di lavoro a portale T 30 55 PT R75 C e due centri multi-task ad alta velocità FOGS 50 68 PT M40 C con portale mobile alto. Completate da un sistema di gestione pallet per pezzi fino a 40 tonnellate di peso e da postazioni di lavoro robotizzate, queste grandi macchine collegate possono lavorare completamente gli stampi di formatura delle lamiere in un'unica posizione di bloccaggio.

Il processo di lavorazione dei pezzi fusi non lavorati inizia nel centro di lavoro a portale. Questa macchina - che può arrivare fino a 75 kW di potenza e 5500 Nm di coppia - è ideale per il taglio pesante. Dispone di sei teste di fresatura a cambio automatico e di un magazzino utensili con robot a sette assi. È qui che viene eseguita la sgrossatura – e quindi il lavoro pesante. La lavorazione di precisione e le operazioni di finitura - ad esempio delle superfici attive a diretto contatto con la lamiera durante la pressatura - vengono invece effettuate sulle macchine a portale mobile alto della serie FOGS. Ognuna di queste macchine è dotata di quattro teste di fresatura intercambiabili automaticamente, tra cui una testa a forcella per diversi elettromandrini.

Il processo e la tecnologia utilizzati servono a garantire che i pezzi possano passare alla fase successiva, sulla pressa di prova, senza dover essere rilavorati...o quasi. "Grazie a questa soluzione, abbiamo ridotto il tempo di lavorazione del pezzo da 36 a 25 minuti", dice Ulrich Wiehagen, Head of Sales e Plant Manager presso Droop+Rein. "Le caratteristiche superficiali offerte dal CNC contribuiscono notevolmente a questo." Il pacchetto Sinumerik MDynamics, pensato per la tecnologia di fresatura, consente di raggiungere velocità di lavorazione elevate con risultati eccellenti ed esteticamente gradevoli, grazie a una migliore corsa della bobina. Un importante supporto è fornito anche dai più recenti sistemi meccatronici di controllo del movimento come, ad esempio, Engineered Motion Control (EMC).

La misura cinematica aumenta l'affidabilità del processo

Le macchine con teste di fresatura intercambiabili hanno una cinematica complessa. Quando le variazioni di temperatura rischiano di pregiudicare la precisione della macchina o la lavorazione è particolarmente delicata o deve essere molto accurata, la misura cinematica automatica delle teste di fresatura assicura la necessaria sicurezza di processo. Basandosi sul nuovo ciclo di misura C9960 di Siemens, Droop+Rein ha sviluppato un ciclo di misura e controllo di tutte le teste di fresatura presenti sulla macchina che l'operatore può usare facilmente e in sicurezza. La misura della cinematica della macchina viene eseguita in modo rapido e preciso, senza interventi di assistenza o attrezzature speciali. Con la sonda di misura standard della macchina e una sfera di calibrazione in ceramica ad alta precisione, l'operatore può qualificare in modo riproducibile una testa di fresatura in meno di un'ora. È sufficiente cambiare la sonda di misura, inserire la sfera di calibrazione, aprire il programma, eseguire il processo automatico, controllare i risultati, applicare gli eventuali valori di correzione – e il gioco è fatto! Per le nuove applicazioni del sistema - ad es. questa funzione di misura cinematica estesa - il sistema di controllo deve avere le cosiddette "catene cinematiche". Si tratta di una dichiarazione standardizzata della struttura cinematica. Pur trattandosi di concetti astratti per l'operatore, facilitano l'implementazione di altre funzionalità e rendono le macchine "orientate al futuro".

fogs

Gestione semplice: spostamento con orientamento dell'utensile

La possibilità di muovere la fresa insieme alla testa di fresatura nelle più svariate situazioni di orientamento dell'utensile semplifica notevolmente la vita degli operatori. Per l'implementazione di questo asse Z virtuale nella direzione dell'utensile, nel sistema di controllo è stato utilizzato per la prima volta il nuovo sistema di coordinate utensile (TCS - Tool Coordinate System). In base all'orientamento dell'utensile e della testa di fresatura nell'area di lavoro, nel momento in cui vengono spostati, le rispettive distanze di spostamento vengono distribuite sugli assi della geometria lineare. 

Protezione ambientale ed efficienza energetica

L'equipaggiamento della nuova cella di produzione 3, oltre a garantire una lavorazione regolare e ad alta produttività, dovrebbe tener conto anche delle problematiche di protezione ambientale ed efficienza energetica. I rigorosi requisiti del progetto di Daimler seguito da Ulrich Funk - relativi alla riduzione del 40% del consumo di energia - sono stati rispettati grazie all'intenso lavoro di progettazione in cui si sono impegnati tutti i partecipanti. Tutto è stato attentamente studiato - dall'illuminazione a LED della macchina all'installazione di motori asincroni Siemens ad alta efficienza (classe IE3), passando dalla compensazione della potenza reattiva. Quest'ultima non è semplicemente una compensazione convenzionale, una tantum e predefinita della potenza reattiva. Si tratta, invece, di una risposta automatica agli stati di carico della macchina che cambiano ad ogni attivazione o disattivazione dei convogliatori di trucioli, delle unità, ecc. La potenza reattiva viene quindi compensata automaticamente, in modo permanente e quasi del tutto. Ulrich Wiehagen: "In questo modo si ottimizza il consumo di elettricità e si limitano i costi energetici quasi esclusivamente alla potenza attiva."

machine

Modern service and maintenance concept supports process reliability

Droop+Rein, inoltre, ha implementato una soluzione di assistenza e manutenzione moderna e orientata al futuro. I parametri di stato e qualità delle macchine utensili vengono costantemente monitorati con il software Analyze MyCondition di Sinumerik Integrate che favorisce il funzionamento regolare delle macchine e minimizza i tempi di fermo non programmati. E questo è un altro tassello non trascurabile del puzzle a favore dell'affidabilità del processo.

Up to three in no time at all

La cella di produzione 3 è entrata in servizio a luglio e, già nel mese di agosto 2015, è iniziato il funzionamento su tre turni. Tutti i partecipanti sono estremamente orgogliosi del risultato ottenuto. In linea con lo slogan del Gruppo Starrag "Engineering precisely what you value", nel più moderno sistema di produzione di utensili e stampi per la formatura della lamiera di Daimler AG sono state implementate tutte le soluzioni richieste. La prova di questo successo si può vedere nella fabbrica tecnologica di TübA: un sistema esemplare per la produzione di utensili e stampi.

40%

Electricity consumption reduced

Sono stato informato che posso revocare il mio consenso al trattamento dei miei dati personali in qualsiasi momento. La revoca non pregiudica la liceità di eventuali trattamenti di dati già effettuati prima della revoca del mio consenso. Con il mio consenso, confermo di avere almeno 16 anni. Acconsento al trattamento dei miei dati. Do volontariamente il mio consenso. So che questa dichiarazione di consenso verrà salvata.