Guardare e toccare le idee

Per far fronte all’aria che tira sul tema della crisi economica, Termostampi gioca la carta del servizio a tutto campo; è l’esempio di un’intolleranza alla politica dello stare a guardare e di un atteggiamento di rigorosa, programmatica determinazione sui valori del servizio al committente e di una disponibilità a mettersi in gioco in nome della qualità totale. A tal riguardo, Termostampi si è dotata di una macchina di prototipazione rapida che, partendo da un disegno tridimensionale, è in grado di produrre uno o più campioni dell’oggetto da stampare, in modo da rendere visivo e palpabile quello che sarà il prodotto finito. Il bicchiere ottenuto con questa macchina per soddisfare il caso che presentiamo questo mese è solamente visivo, in quanto lo spessore in parete è di circa 0,3 mm e non può costituire test di impilaggio. Qualora il cliente avesse voluto fare delle piccole preserie di campioni, da 10 a 150 pezzi, o addirittura preserie di 1000/5000 e più campioni, Termostampi sarebbe stata in grado di dare anche questo servizio.

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

Termostampi Srl 

Via B. Buozzi 4 

Cernusco sul Naviglio 20063 (MI) 

tel. +39-02-92106570  

fax +39-02-92100784

www.termostampi.it

• Materiali: Parti speciali: materiale da tempra K110,

UX 155 Nichel Cromo, acciaio C45; bonificato.

• Parti in alluminio:  Anticorodal ENAW-6082; ERTAL EN AW-7075; AVIONAL EN AW-2017/EN AW-2024;

• Dimensioni: 1.125 mm di lunghezza x 860; altezza complessiva 900 mm; dall’altezza totale sono escluse le piastre superiori e inferiori di comando,
imbutitura ed estrazione;

• Peso: parte superiore 815 kg, inferiore 547 kg;

• Impiego: Produzione di bicchieri usa e getta in Polipropilene; Metodologie di progettazione: Proengineering 3D della Parametric Technology Corporation (PTC);

• Messa in produzione:  Cam Work-NC 3D;

• Tecnologie di lavorazione:  Sgrossatura, spianatura, contornatura, rettifica di alcune parti, finitura per altre parti, vari rinvenimenti, tempra, distensione;

• Produzione prevista: 100.000 bicchieri/h;

• Manutenzione: pulizia, controllo della temperatura,controllo dei condotti dell’acqua,verifica del parallelismo della pressa.

Fig. 1 – Bicchieri per acqua monouso e per distributore automatico in Polipropilene

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’oggetto

L’oggetto da stampare è un bicchiere per acqua, usa e getta (fig. 1), monouso, in Polipropilene, con capacità rasa di 240 cc e una tacca di livello a 220 cc dalla base; il diametro di 70,5 mm per un’altezza di circa 100 mm sono dimensioni normalmente standard. Come sempre, l’oggetto ha richiesto uno scambio di idee fra lo stampista e il committente; il campione presentato insieme a un disegno di massima ha dato seguito a suggerimenti per eliminare interferenze o eventuali difficoltà che potrebbero subentrare durante lo stampaggio del bicchiere. Si è arrivati così a un risultato finale più che soddisfacente per entrambi gli interlocutori: un prodotto “macchinabile” facilmente, con diametro, altezza, capacità, peso e rigidezza calibrati su misura per i distributori automatici. Il supporto della prototipazione rapida è stato davvero prezioso per ottenere questi risultati.

Figura 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figg. 2 e 5 (insieme)
Parte superiore dello stampo: si vedono la cassetta di attacco della presa, la spina dove arriva il cavo della macchina; le valvole pneumatiche sia anteriori sia posteriori comandate elettricamente consentono di avere una risposta immediata dell’aria di formatura in ingresso sulle singole impronte e sono protette da una fascia di acciaio inossidabile

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lo stampo

Lo stampo (fig. 4) è stato costruito per la produzione di bicchieri da 220 cc, Ø70,5 in P.P. in un’unica stazione (forma e trancia simultanea per termoformatura), con 60 cavità disposte a “quinconce” per ottimizzare al minimo lo sfrido, con capacità produttiva di circa 100.000 bicchieri l’ora. Costruito con le più sofisticate tecnologie, lo stampo è composto in prevalenza da materiali quali Alluminio del tipo utilizzato nell’industria aeronautica, che conferisce alle piastre di base una notevole leggerezza; inoltre acciai, in particolare di tipo legato adatti a conferire, dopo opportuni trattamenti termici, un’altissima resistenza all’usura. Il tutto è progettato secondo nuove concezioni per quanto riguarda il raffreddamento, la cui efficienza è stata migliorata attraverso l’ottimizzazione dei canali di circolazione dell’acqua.

Il semistampo superiore è dotato del sistema di “Semi Air Saving”, il quale permette, attraverso un sistema di valvole pneumatiche comandate elettricamente (figg. 2 e 5), di avere una risposta più pronta dell’aria di formatura in ingresso sulle singole impronte, con conseguente riduzione del tempo di ciclo di ogni stampata. Ovviamente è possibile produrre prodotti di differente capacità; a questo proposito, il cambio formato è possibile tramite alcune semplici operazioni, che permettono un cambio rapido cavità con un fermo macchina ridotto al minimo. Completato lo stampo, è stato possibile effettuare il test e il collaudo direttamente in Termostampi, grazie al recente acquisto di una macchina termoformatrice, che permette non solo di provare lo stampo prima della consegna al cliente, ma anche di ricercare i materiali più idonei da utilizzare e le migliori soluzioni tecniche per il processo stesso di termoformatura. Questa macchina consente di collaudare diverse tipologie di stampi di forma e trancia simultanea basculanti o verticali delle principali marche di case costruttrici di termoformatrici.

Con la tecnologia forma e trancia simultanea, la costruzione dello stampo ha previsto che i punzoni e le matrici fossero realizzati in acciaio temperato 61 – 62 HRC per i punzoni, mentre 59 – 60 HRC per le matrici. Sono stati impiegati acciai speciali da tempra per quanto riguarda il punzone matrice, 59 – 62 durezza Rockwell. La parte dove viene formato il bicchiere (fig. 3) è in lega di Alluminio con un trattamento di ossidazione per preservarlo dalla ruggine. Pure l’estrattore è costituito da una parte di lega di Alluminio trattato.

Fig. 3 – Ingrandimento della cavità di termoformatura

 

 

 

 

 

 

 

 

Il corpo dello stampo dove vengono alloggiati i punzoni di tranciatura è in acciaio C50 trattato poi con nichelatura superficiale anticorrosiva; nel caso il cliente lo desiderasse, è possibile usare materiali in Ramax, già di per sé anticorrosivo. Il tutto viene montato su un montante (fig. 4) in lega di alluminio speciale ad alta resistenza alle flessioni; infatti tutto lo stampo è soggetto, durante la fase di tranciatura/formatura, a una flessione abbastanza importante, tant’è che si arriva ad avere tonnellaggi di tranciatura di circa 60 tonnellate. Il tutto è guidato da sei colonne, tre per parte. Sotto il montante è sistemato il sistema di guide degli espulsori dei bicchieri. Tutte le aste di espulsione sono in Alluminio. Una piastra inferiore, anch’essa in lega di Alluminio, collega gli estrattori e la piastra stessa al cilindro della macchina, che provvederà poi all’espulsione del bicchiere termoformato. La parte superiore ovvero la matrice (fig. 6) è in acciaio speciale da tempra, montata su un montante in lega di Alluminio speciale; qui ci sono tutte le canalizzazioni per l’aria di formatura e per i raffreddamenti.

Fig. 4 – Parte inferiore e superiore dello stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

La novità delle valvole pneumatiche

Come già accennato, nella parte superiore dello stampo viene applicate delle valvole pneumatiche comandate elettricamente (figg. 2 e 5); esse permettono, essendo in prossimità degli ingressi dell’aria di formatura, di misurare la quantità di aria che entra nello stampo, con una velocità tale da rendere il tempo di formatura il minimo possibile. Ciò consente di guadagnare qualche cicli al minuto (per questa tipologia di bicchieri).

Dunque, maggiore produttività dello stampo, risparmiando aria, a tutto rispetto del risparmio energetico; inoltre l’aria che entra all’interno dello stampo è più pulita, a tutto vantaggio della qualità del prodotto finito.

In questo stampo specifico le matrici sono fatte in due parti saldate mediante brasatura, soluzione ritenuta dallo stampista una novità assoluta in Italia. La matrice in due pezzi saldati rende più performante la circolazione dell’acqua, quindi si ha un raffreddamento migliore. Il complesso viene poi montato su due “spalle” (anteriore e posteriore) che saranno poi fissate alla macchina; dalla macchina o dai collettori esterni arrivano l’aria di formatura e l’acqua di raffreddamento. Un imbutitore provvede alla preforma del bicchiere. Nella parte inferiore ci sono tutte le canalizzazioni dell’acqua, le quali devono essere calcolate in modo ben predeterminato, per garantire un raffreddamento il più veloce possibile, al fine di rendere stabile il bicchiere ed evitare quindi ovalizzazioni, deformazioni e quant’altro; insomma, bisogna mantenere tutte le caratteristiche del Polipropilene con la massima rigidità del bicchiere.

Progettazione e costruzione dello stampo

Per la progettazione, l’ufficio tecnico si è avvalso del software Proengineering 3D, un modellatore CAD tridimensionale parametrico creato dalla Parametric Technology Corporation (PTC); il pacchetto utilizza un approccio basato su feature orientato alla meccanica. Partendo da un modello del bicchiere, è stato sviluppato tutto l’assieme dello stampo. Dopo il progetto di assiemi in 3D, sono state fatte le messe in tavola di tutti i particolari che compongono lo stampo stesso fino all’ultima rondella. La lavorazione dello stampo non ha richiesto particolari accorgimenti; dalle prime fasi di sgrossatura, spianatura, contornatura, rettifica di alcune parti, finitura per altre parti ecc. si arriva ai trattamenti anticorrosivi o di preservazione del materiale. Le parti trancianti hanno richiesto un ciclo più lungo: sgrossatura, più rinvenimenti, finitura, trattamento di tempra, distensione, per giungere infine alla finitura, in parte mediante tornitura ma soprattutto con rettifica tangenziale per i piani, in tondo per diametri esterni ed interni e rettifica Hauser per matrici e profili speciali. Per quanto riguarda la manutenzione dello stampo, lo stampista suggerisce soprattutto la pulizia nonché il controllo della temperatura; per questo sullo stampo sono montate due termocoppie (superiore e inferiore). Le macchine termoformatrici oggi sono quasi tutte collegate a un sistema di controllo delle temperature per evidenziare eventuali differenze tra la parte superiore e inferiore dello stampo; con una differenza di 3°C la macchina si blocca automaticamente, per evitare l’usura delle parti trancianti. Sarebbe inutile tutta l’attenzione prestata nella rettifica, effettuata a temperature costanti, per poi andare a stampare a temperature differenti.

Fig. 6 – Parte superiore dello stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

Infine, ogni sei mesi sarebbe opportuno verificare la pulizia di tutti i condotti dell’acqua, perché il calcare che si forma nello stampo potrebbe ostruire il passaggio dell’acqua a scapito delle temperature. In fase di stampaggio, è importante monitorare costantemente il parallelismo dello stampo/macchina, altrimenti lo stampo lavora male e quindi le tolleranze tra punzone e matrice oramai a livello di micron vanno a farsi benedire. Lo stampista ci tiene a sottolineare che da circa un anno si è dotato di una macchina per il collaudo degli stampi un po’ particolare che consente di montare su ogni stampo degli adattatori tali da rendere la macchina stessa universale.

Contatto diretto: 

romeo.varisco@termostampi.it

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