La forza della programmazione

 

 

Un insieme di funzionalità per una sorta di “supply chain collaboration” è una risorsa produttiva che bene si addice alla realtà competitiva che caratterizza oggi BMZ Moulds srl, presente nel settore della costruzione di stampi e delle lavorazioni meccaniche da oltre trent’anni. Gli attuali titolari Alfredo Zanola e Fabio Montanari hanno progressivamente condotto l’azienda alla ricerca di soluzioni organizzative, gestionali e tecniche della produzione quanto mai innovative.

In questa situazione estremamente complessa e articolata, BMZ Moulds avverte più che mai la necessita di una gestione razionale e organizzata dell’intero sistema aziendale, realizzata fondamentalmente attraverso un’attenta attività di programmazione del processo produttivo.

Lo stampo di questo mese è l’espressione di una crescente attenzione ai bisogni dei committenti che bene si concilia con un parco macchine efficiente e flessibile; uno stampo che si armonizza egregiamente con il dinamismo del mercato dell’automotive. Come dire: oggi la progressiva riduzione dei tempi di reazione concessi dalle necessita della competizione e dal mercato sembrano far prevalere i servizi in grado di fornire ai committenti strategie produttive orientate alla gestione del fattore tempo.

Il metodo di lavoro di BMZ Moulds si è rivelato vincente in particolare nella fornitura di stampi per la realizzazione di caschi per moto, caratterizzati dalla complessità di lavorazione e molti sottosquadri interni. Ma questo know how costituisce oggi un importante riferimento anche per le aziende che realizzano articoli tecnici per il settore automotive come fanaleria e apparecchi illuminotecnici, strumenti medicali, casalinghi, sedie, ecc.

La collaborazione con Zanola srl, azienda leader nel settore della lucidatura, finitura e montaggio di stampi, aggiunge valore al nostro stampo.

Fig. 1 – Vista isometrica del lato fisso completo

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2 – Vista isometrica del lato mobile completo

 

 

 

 

 

 

 

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

BMZ Moulds s.r.l.

Via Nicolò Tartaglia, 1

25080 Milinetto di Mazzano (BS)

Tel: +39 030 2620394, +39 030 2120402

Fax: +39 030 2120066

E-mail: info@bmzmoulds.it

• Materiali: Parti stampanti estetiche in acciaio 1.2738 TSHH;  altre stampanti non estetiche in acciaio 1.2311.
Due piastre di estrazione in acciaio 1.2311;
Portastampi, piatto di staffaggio, piatto della camera calda in acciaio 1.1730 salvo alcuni tasselli di movimenti di dog house in moldmax (Rame e Berillio), materiale che permette di stendere il calore senza raffreddamento.

• Dimensioni: 1860 x 1200 x 1148 mm di spessore, con gli ingombri dei carri e di tutte le parti sporgenti; con tutti i movimenti siamo sul 1900 x 2000.;

• Peso: 21 tonnellate circa.

• Impiego: Produzione del portellone posteriore di un’autovettura

• Metodologie di progettazione: SoftwareUnigraphics.

• Messa in produzione:  Cam Tebis.

• Tecnologie di lavorazione: Sgrossatura e finitura con fresatrici Mikron, Spinner, 5 assi Diamond, Fagima, Sachman, Hermle; elettroerosione con macchina a filo ONA e macchina a tuffo ONA .

• Produzione prevista: 500.000  pezzi all’anno .

• Manutenzione: Lubrificazione periodica di tutte queste parti di scorrimento.

L’oggetto

L’articolo è il telaio interno del portellone posteriore di un’autovettura di una nota casa automobilistica, che misura circa 1.000×500 mm, sul quale viene montato il vetro; per motivi di riservatezza, non ci è stata concessa l’autorizzazione a pubblicare la foto dell’oggetto, che è stampato con un polipropilene più talco al 20%. Si tratta di un componente molto importante per l’industria automobilistica, per le prerogative estetiche che deve possedere tant’è che già in fase di progettazione si è concepito lo stampo a guida di fotoincisione, in funzione di tutte le parti mobili estetiche dell’oggetto, delle linee di giunzione tra i movimenti e quant’altro. Insomma, ogni dettaglio deve essere perfetto nello stampo, altrimenti non si avrebbe la precisione della fotoincisione nell’oggetto finito. Dunque, estetica e precisione di un componente che tradizionalmente viene prodotto in due pezzi da assemblare successivamente e di conseguenza sono necessari due stampi.

Nel nostro caso, invece, la prerogativa principale dello stampo è stata quella di ottenere un pezzo unico tramite lo svuotamento a gas e una serie di accortezze e movimentazioni piuttosto particolari.

Si tratta pertanto di un processo di stampaggio, che richiede parametri e modalità di stampaggio alquanto raffinati; la complessità comporta anche delle fasi di messa a punto piuttosto lunghe.

Per quanto riguarda il design dell’oggetto, il committente è stato abbastanza rigido, trattandosi di un progetto abbastanza innovativo, con il quale il committente stesso voleva inoltrarsi in modalità di stampaggio e di produzione un po’ diverse dal solito. Lo stampista ha proposto poche modifiche durante la progettazione dello stampo non tanto per migliorare il processo di stampaggio quanto per migliorare le lavorazioni meccaniche senza compromettere i dettagli estetici.

Lo stampo

Trattasi di un stampo a iniezione termoplastica con Polipropilene caricato al 20% di talco. L’iniezione con 5 ugelli a otturazione sequenziale permette di eliminare le linee di giunzione nell’oggetto finito che altrimenti si creerebbero tra un ugello e l’altro; con il sequenziale si riesce a spostare dal centro del pezzo fino alla periferia le linee di giunzione della plastica in modo da rendere assolutamente invisibili eventuali difetti estetici del pezzo.

A livello di movimentazione meccanica, lo stampo comprende un po’ di tutto: due carri esterni meccanici (fig. 3) si muovono mediante colonne inclinate; all’interno degli stessi carri ci sono altri quattro movimenti necessari a creare le cosiddette “dog house” (cucce del cane). Praticamente sono delle scatole svuotate dentro le quali si montano delle clips metalliche che vanno poi ad agganciarsi nel telaio della macchina; questi carri esterni permettono con un solo movimento meccanico di sfilare le “dog house” mediante le colonne inclinate.

Fig. 3 – Dettaglio del carro meccanico esterno dove si può notare il tavolino che muove i lifter interni al carro

 

 

 

 

 

 

 

 

A livello idraulico, ci sono due grandi carri interni mossi da due cilindri idraulici (fig. 4) montati interamente e “sommersi” all’interno dello stampo, con gli steli dei cilindri che si incrociano per risparmiare spazio. Ulteriori due cilindri idraulici nella parte superiore dello stampo permettono di svuotare, mediante altri due carri, tutta la parte  terminale del pezzo. Anche in questo caso si tratta di una movimentazione piuttosto particolare, trattandosi di due carri montati uno sopra all’altro. Il primo, più piccolo, montato all’interno viene sbloccato tramite una colonna, quindi il cilindro idraulico porta indietro tutti e due i carri contemporaneamente, dato che la direzione di uscita del carro piccolo è diversa rispetto al carro grande, altrimenti si sarebbe strappato il pezzo. Più brevemente, era necessario fare uno sblocco meccanico in una direzione e uno sblocco idraulico in un’altra direzione per sfilare tutto il pezzo intero.

Fig. 4 – Carro idraulico interno con movimento meccanico aggiuntivo e guide in bronzo grafite.

 

 

 

 

 

 

 

 

Dulcis in fundo, per non far mancare niente a questo stampo, c’è pure lo svuotamento a gas di una sezione di plastica molto grande: due ugelli e il canale over-flow permettono al gas di spingere fuori la plastica dallo stampo insieme a quanto è necessario. Nel canale over-flow (fig. 5) ci sono due uscite e due cilindri idraulici, che restano chiusi quando il gas viene iniettato per mandare in pressione il più possibile la plastica verso l’uscita; all’apertura di questi cilindri, tutta la plastica in pressione viene sparata fuori dallo stampo.

Fig. 5 – Dettaglio di un angolo dello stampo dove si vede il fine corsa e il canale dell’over-flow dei gas

 

 

 

 

 

 

 

 

Il pezzo viene prelevato automaticamente da un robot; tutte le movimentazioni sono gestite da un sistema di fine corsa e da controlli elettronici sofisticati.

Progettazione dello stampo

Si partiti da una bozza iniziale decisa con il cliente col quale ci si accorda per la tipologia di funzionamento dello stampo. Una volta decisa l’impostazione di base si è passati alla bozza in scala 1/1 per definire le dimensioni dello stampo e tutte le sue complessità. Quindi è iniziata la modellazione vera e propria tridimensionale con software Unigraphics che ha permette di gestire in tridimensionale ogni singolo componente e ogni singola problematica. Per stampi di questo genere è assolutamente necessario fare le simulazioni dei movimenti, verificare che gli stessi movimenti si sblocchino nella maniera giusta, che non ci siano interferenze, che non rimangano sottosquadri e quant’altro. Mettendo ogni singolo oggetto sia di acciaio sia normalizzato all’interno del progetto viene erogata la distinta acciai e la distinta normalizzati direttamente in automatico.

Fig. 6 – Esploso lato mobile

 

 

 

 

 

 

 

Dunque per tutto il processo produttivo si è cercata la massima efficienza possibile. Una volta ultimato il progetto, tramite una tabella a colori predefiniti lo stampo passa in produzione; i colori consentono all’ufficio Cam di individuare le parti stampanti, le chiusure, quelle che sono le parti scaricate e quelle che sono tutte le forature a cassetta i raffreddamenti ecc. Ogni singola caratteristica dello stampo è identificata da un colore, si tratta di una procedura interna di BMZ Moulds. In fase di progettazione sono state tante le difficoltà da superare, soprattutto per quanto riguarda il controllo su tutti i movimenti dello stampo; infatti, oltre ai movimenti classici ce ne sono alcuni che hanno richiesto uno scrupoloso studio in fase di simulazioni, dal movimento che rischiava di sbattere contro una colonna alla messa in macchina, alla difficoltà di gestione dei movimenti interni con la sovrapposizione dei due cilindri che si incrociano, alla gestione degli spazi ecc.

Non è stato facile far combaciare le esigenze del committente con quelle dello stampo e del progettista. Lo stampo doveva essere dimensionato in funzione della pressa imposta dal cliente.

Lavorazione dello stampo

La lavorazione ha occupato ogni tipo del parco macchine presenti in officina; per abbattere i tempi di produzione e migliorare la lavorazione le parti stampanti sono in acciaio 1.2738 e il portastampo in acciaio 1.2311. I due blocchi grandi ovvero punzone e matrice, hanno impegnato le macchine di sgrossatura e finitura con macchine più grandi, quali fresatrice universale Mikron, fresatrice Spinner, fresatrice 5 assi Diamond, fresatrice Fagima, fresatrice Sachman.

Fig. 7 – I due movimenti interni mossi dai cilindri idraulici sui quali si vedono montati due carrellini piccoli meccanici che vengono mossi, in apertura stampo, da colonne e poi vengono trascinati dai cilindri insieme agli altri in movimento

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tutte le movimentazioni, i tasselli e le parti stampanti hanno impegnato pure la fresatrice pallettizzata Hermle, una macchina che ha consentito di fare un cambio pallet automatico mediante il sistema di piastre BMZ Moulds. Tutte le parti dell’estrazione in acciaio 1.1730, costituite da piastre da 1800 x 1400 mm hanno messo a dura prova più o meno le stesse macchine utensili. Ovviamente non poteva mancare l’elettroerosione: la macchina a filo ONA  e la macchina a tuffo ONA  hanno lavorato sia per  la costruzione degli elettrodi di grafite sia per tutte le parti stampanti medie. Per quanto concerne i trattamenti termici relativi a uno stampo tutto bonificato, le piastrine di chiusura stampo e le piastrine di sbarramento sono temprate e nitrurate, tutti gli scorrimenti dei carri con guide in bronzo e grafite (fig. 3) sono nitrurati per evitare delle grippature e/o altri problemi di scorrimento. Gli ostacoli nella fase di lavorazione sono stati di vario genere, in primis la difficoltà di raggiungere alcune zone mediante la fresatura.

I lavori sono iniziati subito dopo le ferie di agosto 2011 e l’OK e la campionatura sono stati fatti il 27 dicembre dello stesso anno; ciò è stato possibile grazie a un fiore all’occhiello di BMZ Moulds ovvero la programmazione della produzione, la quale non parte senza un progetto completo al 100% e ciò per evitare intoppi e per garantire minor difetti possibili in fase di lavorazione. Un altro punto di forza in produzione è il Cam Tebis, che consente di inserire mediante il programma cinematico il 3D delle macchine direttamente nel Cam stesso; si ha così il controllo delle movimentazioni delle teste d’inclinazione. Infine la manutenzione: tutte queste parti di scorrimento richiedono periodicamente il ricambio di grasso, il controllo dell’impianto idraulico, dei tappi dell’olio, la verifica dei cilindri ecc. Ovviamente BMZ Moulds ha fornito un libretto manuale di manutenzione.

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