Microlavorazioni: stampisti, fatevi avanti!

La microvite è stata lavorata sul nuovo tornio Swiss Nano della Tornos asservita dal caricatore Tryton della LNS

La microvite è stata lavorata sul nuovo tornio Swiss Nano della Tornos asservita dal caricatore Tryton della LNS

Il tema delle microlavorazioni è sempre più dibattuto in ambito industriale, e di esso in futuro si sentirà parlare ancor più frequentemente, in quanto sono sempre più numerose le applicazioni che prevedono la realizzazione di oggetti “micro”. Numerosi sono infatti i settori industriali – dall’automotive all’aerospaziale, dalla microelettronica alla meccanica di precisione, dal medicale all’energetico – che richiedono in maniera crescente, a livello mondiale, dispositivi miniaturizzati per la fabbricazione di micro-parti di forme e materiali diversi.

Non a caso MECSPE 2015, la fiera della meccanica specializzata che si svolge ogni anno a Parma, vi ha dedicato, sull’onda del successo del 2014, una delle iniziative più interessanti.

Tale unità dimostrativa allestita grazie alla partecipazione di AITeM (Associazione Italiana di Tecnologia Meccanica) e dell’Università degli Studi di Bergamo, come spiega Claudio Giardini, membro di AITeM, Associazione Italiana di Tecnologia Meccanica, e docente di Tecnologie e Sistemi di Produzione presso il Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell’Informazione e della Produzione dell’ateneo bergamasco: «Per realizzare i microcomponenti, che sono sempre più diffusi in ambito industriale, non è possibile utilizzare tecniche tradizionali “in piccolo” con una semplice operazione di “downscale”, cioè di riduzione in scala, in quanto su scala micro il comportamento dei materiali e l’evolversi dei processi tecnologici sono assai diversi rispetto alla scala macro. Quindi la produzione di tali micromanufatti per asportazione di truciolo, per elettroerosione o per stampaggio a iniezione, ma anche la loro la movimentazione e il loro controllo dimensionale, non possono essere improvvisati ma necessitano di tecniche assolutamente innovative».

Tecniche come quelle mostrate al MECSPE la scorsa primavera: più precisamente, è stata proposta la microlavorazione per asportazione di truciolo di un particolare metallico d’alta precisione per il settore orologeria.

Una filiera tecnologica
Claudio Giardini entra nel dettaglio: «Si tratta di una microvite con diametro della testa pari a 1 mm e diametro del gambo pari a 0,5 mm, realizzata sul tornio a fantina mobile Swiss Nano della Tornos». Più precisamente, Swiss nano è una macchina dal design ergonomico, di elevata produttività, la cui cinematica è stata studiata per la realizzazione di particolari di piccole dimensioni con un’elevatissima precisione grazie al basamento in ghisa simmetrico.

Disegno tecnico del particolare realizzato a Parma: 1,2 mm di lunghezza.

Disegno tecnico del particolare realizzato a Parma: 1,2 mm di lunghezza.

Alla macchina utensile è stato associato il sistema di carico automatico delle barre Tryton della LNS, per l’asservimento della barra da 1,5 mm di diametro, che si basa sul principio Hydrobar® il quale permette di raggiungere elevate velocità di rotazione (fino a 25.000 rpm) senza vibrazioni e consente la produzione continuativa e senza presidio.

Nella dimostrazione in fiera, l’asportazione di truciolo è avvenuta mediante l’ausilio dell’olio naturale Harolbio prodotto dalla Bellini S.p.A., impresa attiva nella formulazione, produzione e vendita di fluidi lubrificanti, oli da taglio, oli lubrorefrigeranti emulsionabili, grassi e altri fluidi. «Harolbio – precisa Giardini – è un prodotto interamente biologico e quindi ecologico, sviluppato con tecnologie innovative messe a punto dalla Bellini grazie ad un’intensa attività di ricerca in collaborazione con università, istituti di sanità e aziende». Tra le sue tante qualità vi è la bassa viscosità, caratteristica che permette un’ottima lavorazione anche in ambito “micro” di tutti i tipi di materiale, dall’ottone all’acciaio inox, persino al titanio.

Il pezzo, una volta realizzato, è stato controllato sulla macchina di misura Swift Duo, sistema video per ispezioni e misure di altissima precisione della Vision Engineering Ltd. Si tratta di uno strumento che abbina la misura video a quella ottica a 2 assi con ingrandimento “50x” con il quale è possibile visualizzare in maniera nitida e ad alto contrasto parti piccole e complesse, come quelle della microvite in oggetto. Giardini: «Grazie a Swift Duo possono essere ispezionate le microviti in ogni dettaglio, in particolare la filettatura. Per esempio, è possibile misurare il raggio dell’estremità della vite, valutare l’inclinazione dei fianchi del filetto, il raggio di raccordo, ecc. In questo modo si possono effettuare controlli dimensionali per individuare eventuali difetti».

Occorre precisare che, a latere della realizzazione della microvite per orologeria, nell’area espositiva del MECSPE dedicata alle microlavorazioni erano presenti anche Kirana S.r.l. (Rovereto, TN) azienda attiva nel settore delle microlavorazioni laser per ablazione e texturing superficiale, e Microla Optoelectronics S.r.l. (Chivasso, TO), spin-off del Politecnico di Torino, nata come azienda di progettazione e realizzazione di sorgenti laser allo stato solido, che ha proposto soluzioni per la marcatura di oggetti di dimensioni ridottissime.

Controllo alla macchina di misura Swift Duo della Vision Engineering Ltd. Nel riquadro, l’ingrandimento del particolare.

Controllo alla macchina di misura Swift Duo della Vision Engineering Ltd. Nel riquadro, l’ingrandimento del particolare.

Quante opportunità per gli stampisti
Man mano che la conoscenza delle “microlavorazioni” aumenta e si diffonde la competenza in materia, e le relative macchine di produzione risultano più avanzate e accessibili come costi, è inevitabile che il mercato cresca e con esso le possibilità applicative, le quali sono e saranno la sfida del futuro. Infatti, in molti settori industriali stiamo assistendo alla necessità di miniaturizzazione, basti osservare con quanti microcomponenti abbiamo già a che fare tutti i giorni.

«Le possibilità di crescita sono comunque ancora molto ampie – precisa Claudio Giardini – ma per produrre questo tipi di particolari occorrono non solo macchine nuove, ma anche attrezzature diverse, con adeguati software di controllo e simulazione; inoltre, è necessario che anche gli operatori maturino una cultura operativa differente. Insomma, è necessario rivedere il modo di lavorare e porre in essere un diverso approccio alla macchina utensile».

Proviamo a pensare: oggi molto spesso un operatore regola la macchina “osservando” il pezzo in lavorazione; nel caso delle microlavorazioni, il pezzo è in genere così piccolo da non poter essere distinto all’interno dell’area di lavoro. L’operatore, cioè, “non vede” quello che sta producendo, e dunque è normale che deve acquisire una tecnica di lavoro differente dal passato. Insomma, per realizzare un componente a livello micro non basta cambiare l’unità di misura, ma è necessario rivedere completamente le tecnologie e i metodi di lavoro.

Claudio Giardini, membro di AITeM e docente di Tecnologie e Sistemi di Produzione presso il Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell'Informazione e della Produzione dell’Università degli Studi di Bergamo.

Claudio Giardini, membro di AITeM e docente di Tecnologie e Sistemi di Produzione presso il Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell’Informazione e della Produzione dell’Università degli Studi di Bergamo.

Giardini accenna poi al settore degli stampi: «Io ritengo che in generale gli stampisti non abbiano compreso appieno quanto lavoro vi sia in questo settore e quali possibilità di crescita vi saranno muovendosi nella direzione delle microlavorazioni».

Perché? «Da una parte forse perché lo stampista è storicamente un “tradizionalista” e non ama avventurarsi su terreni così ignoti, dall’altra credo che lo stampista voglia continuare a fare solo stampi. Ma acquistare una macchina e il relativo know-how per microlavorazioni potrebbe essere un’occasione anche per allargare gli orizzonti applicativi e le strategie di business».

In che senso? «Per effettuare un investimento proficuo, occorre utilizzare la macchina per microlavorazioni in maniera continuativa. Se gli ordinativi, almeno inizialmente, non lo permettono, si potrebbe comunque utilizzare la stessa macchina per microlavorazioni conto terzi di serie. Perché no? Uno stampo altro non è che un pezzo meccanico, e spesso ben più complesso di innumerevoli manufatti che vengono realizzati per la meccanica generale. Insomma, non è che se un pezzo non si chiama “stampo” uno stampista non è in grado di produrlo, anzi. Ecco, io credo che per ampliarsi verso questo tipo di settore lo stampista potrebbe cercare di allargare le proprie vedute per sfruttare a pieno le macchine e gli investimenti».

Il mercato è profondamente cambiato, oggi tutte le imprese devono essere pronte a capire da che parte “spira il vento” e in che modo evolvono mercato e tecnologia. «Basti pensare – osserva Claudio Giardini – ai passi da gigante che hanno compiuto le macchine per il 3D printing. Fino a pochi anni fa permettevano di realizzare solo campioni grossolani, oggi invece consentono di effettuare vere e proprie produzioni di manufatti finiti, anche nel settore degli stampi. E con il “micro-additive manufacturing” sono possibili deposizioni di materiale con altezza dei layers dell’ordine delle decine di micron. E ancora: con le nuove tecniche di ablazione laser e texturing superficiale, è possibile conferire agli stampi e ai pezzi meccanici in genere finiture superficiali nuove, ad esempio per motivi estetici; oppure per migliorare le caratteristiche di resistenza all’aria di un componente, o aumentare la sua capacità di adesione a un eventuale rivestimento protettivo. Insomma, si tratta di tecnologie impensabili anche solo pochi anni fa e che aprono la strada a mille sviluppi. Rimanere ancorato ai vecchi metodi di produzione e non valutare quello che sta proponendo il mercato è rischioso».

Tornando all’ambito delle microlavorazioni per asportazione di truciolo, forse lo stampista, più che paura dell’investimento, teme la mancanza di know-how? «Io credo che più che l’investimento oggi lo stampista tema, a torto, che manchi lavoro in questo ambito, e che quindi sia una “spesa al buio”. Quanto alla mancanza di competenze, ricordo che mancava di conoscenze anche chi, più di un secolo fa, acquistò la prima automobile e che era abituato ad andare in giro in carrozza o in velocipede. Tutto evolve. E poi, per essere schietti, effettuare una microlavorazione su macchina utensile non significa certo far cambiare mestiere a uno stampista che certamente ha nel DNA l’asportazione di truciolo».

L’area dedicata alle microlavorazioni durante la fiera MECSPE.

L’area dedicata alle microlavorazioni durante la fiera MECSPE.

Ci sono Paesi più avanti dell’Italia nell’ambito delle microlavorazioni? «Certamente sì. Del resto, come già detto, il mondo è pieno di microcomponenti, il che vuol dire che qualcuno li produce, anche se non in Italia. Basta guardare gli apparati medicali, ottici, o aprire uno smartphone: è pieno di “micromanufatti meccanici”. Alcuni di essi effettivamente non sono realizzati per asportazione di truciolo, bensì mediante microsaldatura o microestrusione; in ogni caso, per essere prodotti occorrono trafile, attrezzature, sistemi di saldatura, ecc., “micro”, che devono essere realizzati su macchina utensile».

Giardini conclude con una considerazione di carattere generale: «Il nostro obiettivo è quello di far convergere l’interesse delle aziende della filiera sul tema delle microlavorazioni, in quanto i campi di applicazione e i settori di sbocco possono essere diversissimi e, benché di nicchia, con un avanzato contenuto tecnologico e un notevole potenziale industriale. Per questo dobbiamo spingere affinché prendano vita sempre più progetti finanziati da aziende che hanno voglia di inventare prodotti nuovi e intraprendere strade diverse, inesplorate».

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