Quando lo stampo diventa “veloce”!

L’isola automatizzata per la produzione degli elettrodi realizzata presso la Tecnostampi S.r.l.
L’isola automatizzata per la produzione degli elettrodi realizzata presso la Tecnostampi S.r.l.

Sempre più spesso, allorché si parla di costruzione stampi, si fa riferimento a sistemi di produzione automatizzati. Il fenomeno può apparire strano, in quanto è noto che gli stampisti siano storicamente ostili o per lo meno diffidenti rispetto a questo modo di produrre: gli stampi tendenzialmente sono tutti “pezzi unici”, in genere molto diversi gli uni dagli altri, e dunque sono difficilmente gestibili da sistemi automatizzati rigidi.

Negli ultimi anni, tuttavia, sono stati immessi sul mercato sistemi che permettono la movimentazione dei pallet anziché dei pezzi, superando così l’ostacolo della “diversità”. Non solo: le macchine utensili d’asportazione truciolo o di elettroerosione di ultima generazione sono tendenzialmente già predisposte a essere automatizzate, e quindi il loro inserimento in contesti automatici è più facile e agevole. Chi riesce a fare questo “salto tecnologico” può beneficiare di diversi vantaggi: l’aumento della produttività, il miglioramento della precisione, la minimizzazione degli errori dovuti a interventi umani, l’eliminazione dei tempi morti e la riduzione quindi dei costi di produzione. Inoltre, l’automazione solleva la manodopera da operazioni poco specialistiche e ripetitive (carico e scarico, attrezzaggio macchina, trasporto dei pezzi, ecc.) e permette al personale di eseguire mansioni più specializzate.

Descriviamo di seguito un esempio concreto di automatizzazione all’interno di un’officina meccanica, proponendo il caso della Tecnostampi dei F.lli Pelizzari S.r.l., impresa attiva nella progettazione, nella costruzione stampi oltre che nello stampaggio di particolari plastici, operante a Monteviale, in provincia di Vicenza.

La fresatrice Isper HSP 443 Sky che lavora gli elettrodi per asportazione di truciolo.
La fresatrice Isper HSP 443 Sky che lavora gli elettrodi per asportazione di truciolo.

Un progetto ambizioso
Francesco Pelizzari, contitolare della società assieme ai due fratelli Giorgio e Gerolamo, ci illustra quale sistema automatizzato è stato di recente installato presso l’officina di Monteviale, oltre alle tappe e le motivazioni che hanno portato a questa scelta: «Il mercato è sempre più esigente. Per essere competitivi, oggi, occorre riuscire a servire i clienti in tempi rapidissimi. Oggigiorno, soprattutto per soddisfare le richieste di alcune importanti aziende italiane e tedesche, è necessario avviare la produzione nel giro di 8-10 settimane, il che è davvero un tempo ristrettissimo, quasi proibitivo, se si pensa che noi realizziamo stampi complessi multi-impronta e bi-materiali».

Circa un anno e mezzo fa, dunque, la Tecnostampi cominciò a studiare alcune soluzioni nuove per cercare di rendere più rapida la produzione degli stampi, ovviamente senza intaccarne la qualità, anzi, se possibile cercando di migliorarla. Paolo Scalabrin, e responsabile dell’attrezzeria dell’impresa veneta, entra nel dettaglio: «Volevamo principalmente svecchiare il reparto elettroerosioni, composte da 3 macchinari ormai obsoleti, essendo del 2007. In particolare, trovavamo qualche difficoltà a lavorare la grafite, essendo macchinari nati principalmente per la lavorazione di elettrodi in rame. Dunque, valutammo e testammo diverse soluzioni e, alla fine ci ritrovammo a scegliere, tra due possibilità». La prima opzione era semplicemente quella di sostituire le macchine obsolete con paritetici macchinari di nuova generazione e di prestazioni maggiori; la seconda possibilità era invece quella di acquistare una sola macchina nuova e di integrarla in un’isola automatizzata.

«Ci abbiamo pensato non poco – riprende Pelizzari – e, dopo aver visionato alcune soluzioni e visitato alcune fiere di settore, non avemmo più dubbi. L’automazione era sicuramente la soluzione adatta ai nostri fini. Oltretutto, si è trattata di una scelta sulla quale ci ha supportati l’intero personale, il che è risultato un fattore decisivo». In effetti, quando si introduce una tecnologia del genere all’interno di uno stabilimento produttivo, occorre che tutti gli addetti, dall’ufficio tecnico al personale alle macchine, siano consapevoli che occorre un vero e proprio cambio di mentalità.

Il robot Multi ERM della Erowa.
Il robot Multi ERM della Erowa.

L’isola robotizzata
Fu così studiata e introdotta, all’interno dello stabilimento di Monteviale, un’isola robotizzata composta in tal modo: una fresatrice Isper HSP 443 Sky per la fresatura esclusiva di elettrodi in grafite; questa è collegata a un robot che carica/scarica gli elettrodi fresati. Lo stesso robot, che è un Multi ERM della Erowa con capacità di portata fino a 80 kg, carica in automatico gli elettrodi fresati sulla macchina di elettroerosione, una Form 3000 VHP della GF Agie Charmilles. «In pratica – riprende Paolo Scalabrin – abbiamo dismesso due delle vecchie tre macchine obsolete e acquistato la nuova Form 3000 VHP, alla quale abbiamo collegato il robot e la fresatrice Isper. La vecchia elettroerosione che abbiamo mantenuto ci serve per eventuali operazioni di ripresa o per lavorazioni di minore importanza».

L’isola è dunque composta da una fresatrice che lavora gli elettrodi per asportazione, e una elettroerosione a tuffo che li utilizza per la lavorazione EDM. Al centro, il robot della Erowa collega entrambe le macchine, cioè carica e scarica i pezzi, e li gestisce all’interno di un magazzino. Tale magazzino è composto da un piano superiore da 30 posti, a disposizione della fresatrice; e in basso da cinque piani, per complessivi 90 posti per gli elettrodi e 10 pallet per i pezzi da erodere a disposizione dell’elettroerosione. La programmazione delle lavorazioni di fresatura avviene direttamente dall’ufficio tecnico mediante evoluti software CAD-CAM. Inoltre, mentre il sistema lavora in automatico, l’operatore può eseguire altre operazioni, per esempio lavorare i tasselli dei pallet su un’altra macchina fresatrice, oppure effettuare le classiche manutenzioni giornaliere; in tal modo il tempo risparmiato è doppio.

Misurazione intermedia dell’elettrodo nella sala metrologica.
Misurazione intermedia dell’elettrodo nella sala metrologica.

Scalabrin: «Occorre aggiungere che tra fresatura ed elettroerosione a tuffo vi è un passaggio intermedio, in cui l’operatore preleva l’elettrodo dal magazzino del robot e lo porta nella sala metrologica, posta in fondo all’isola robotizzata. In tale sala esegue una verifica dimensionale del pezzo su una macchina di misura della Hexagon, al fine di prendere visione di eventuali piccoli difetti e decentramenti derivanti dalla fresatura e quindi per regolare e settare di conseguenza la successiva lavorazione di elettroerosione».

Risultati superiori alle aspettative
L’isola robotizzata è entrata in funzione presso la Tecnostampi nell’aprile 2015; l’installazione è stata curata dalla Erowa, la società produttrice del robot, la quale ha integrato tutto il sistema. Ha cioè interfacciato il robot e il magazzino con la fresatrice e l’elettroerosione a tuffo, ovviamente lavorando di comune accordo con i tecnici della Isper e della GF Machining Solutions per mettere a punto i settaggi ottimali. «Entrambe le macchine – continua Scalabrin – erano predisposte alla connessione con un robot automatizzato. In sostanza il robot, la fresatrice e l’elettroerosione, attraverso i relativi CNC e i software di gestione, “comunicano tra loro”». L’isola di lavoro è quindi in funzione da circa un anno, e il livello di soddisfazione dei tecnici della Tecnostampi è decisamente elevato. Francesco Pelizzari conferma: «Grazie all’isola automatizzata che abbiamo allestito la nostra resa produttiva è aumentata in maniera più che significativa. È impossibile quantificare i benefici, ma possiamo dire che la velocità di costruzione degli elettrodi è oggi elevatissima e i tempi di consegna dei pezzi si sono ridotti enormemente; i tempi attrezzaggio e di programmazione delle macchine sono diminuiti del 35-40%. In generale, possiamo dire di aver abbassato di 5-7 giorni lavorativi il tempo media di consegna di uno stampo, il che ci permette non solo di soddisfare il cliente, ma anche di acquisire più lavoro e di conquistare nuove fette di mercato».

Altri vantaggi da porre in evidenza derivante dall’automazione sono la diminuzione degli errori e l’aumento di versatilità. Infatti, con i vecchi macchinari era possibile eseguire un lavoro per volta; grazie alla nuova isola, invece, è possibile programmare più lavorazioni differenti ottimizzando così i tempi di produzione. Pelizzari: «In effetti, la possibilità di programmare e lanciare le produzione in automatico, permette di eseguire lavorazioni senza presidio umano anche nei cosiddetti “tempi morti”; per esempio di notte, o nel fine settimana o i durante i periodi di ferie. Insomma, l’investimento è stato notevole ma i vantaggi sono tali e tanti che, secondo le nostre stime, sarà ripagato in breve tempo».

L’elettroerosione a tuffo Form 3000 VHP della GF Agie Charmilles.
L’elettroerosione a tuffo Form 3000 VHP della GF Agie Charmilles.

Altre implementazioni all’orizzonte
La Tecnostampi ci ha preso gusto, e sta già valutando nuove implementazioni del sistema. Paolo Scalabrin ci spiega: «Il passaggio successivo sarà quello di rendere gli elettrodi “univocamente riconoscibili” mediante l’inserimento di un chip o di un codice a barre. In questo modo l’elettrodo potrà essere stoccato in qualsiasi posizione all’interno del magazzino; il robot lo riconoscerà in automatico senza possibilità alcuna di errore». Un altro miglioramento riguarderà la programmazione della macchina di elettroerosione. Scalabrin: «La programmazione dell’elettroerosione può essere eseguita solo a bordo macchina, a differenza di quella della fresatrice che può essere effettuata anche dall’ufficio tecnico. E poiché la programmazione a bordo macchina può generare errori, sarà importante dotarci di un software di simulazione della lavorazione di elettroerosione a tuffo al fine di prevenire qualsiasi problema ed evitare perdite di tempo». Un ulteriore step potrebbe infine riguardare la possibilità di inserire, all’interno della programmazione CAM della fresatrice, lo schema dei punti di tastatura per l’operazione intermedia di misura. In questo modo l’addetto si limiterebbe semplicemente a spostare l’elettrodo, mentre l’operazione di controllo verrebbe eseguita sulla macchina di misura mediante una programmazione di tastatura preimpostata, con un ulteriore risparmio di tempo. Scalabrin ha le idee molto chiare e conclude: «Contiamo di implementare tali affinamenti del sistema entro un anno».

Francesco Pelizzari e Paolo Scalabrin, titolare e capofficina della Tecnostampi dei F.lli Pelizzari S.r.l. (Monteviale, VI).
Francesco Pelizzari e Paolo Scalabrin, titolare e capofficina della Tecnostampi dei F.lli Pelizzari S.r.l. (Monteviale, VI).

Il contributo del personale
L’introduzione dell’isola robototizzata presso la Tecnostampi ha coinvolto l’intero personale dell’impresa, in particolare gli operatori a bordo macchina e i programmatori. Francesco Pelizzari: «Tutti erano concordi nell’acquisire tale tecnologia e tutti hanno contribuito affinché l’automazione fosse recepita nel migliore dei modi. Oggi, sostanzialmente, impieghiamo forza lavoro solo per il 5-10% del tempo impiegato per realizzare un elettrodo; il resto del lavoro viene seguito automaticamente. Ovviamente, per far questo, abbiamo dovuto “arricchire” la fase di programmazione CAD-CAM. Abbiamo cioè “spostato” un addetto con una grande esperienza dall’officina meccanica all’ufficio tecnico, mentre abbiamo destinato alla lavorazione a bordo macchina, per le più semplici operazioni di controllo, attrezzaggio, ecc., un ragazzo neoassunto». Del resto, è questa una “normale” conseguenza del ricorso all’automazione: diminuisce il personale specializzato in officina e aumenta all’interno dell’ufficio tecnico; e, più in generale, crescono le competenze e aumentano gli stimoli.

Programmazione CAD-CAM all’interno dell’ufficio tecnico.
Programmazione CAD-CAM all’interno dell’ufficio tecnico.

Qualità a 360 gradi
La Tecnostampi dei F.lli Pelizzari S.r.l. (Monteviale, VI) progetta e realizza stampi di vario tipo: pilota, a multicavità in camera calda, con svitamento sia meccanico sia oleodinamico, in bicomponente dotati di sistema index, rotativo o traslativo, con sovra, con inserti sia metallici sia plastici, a sandwich. Punta di diamante dell’azienda è l’ufficio progettazione, in cui tecnici altamente qualificati effettuano lo studio del prodotto e  dell’attrezzatura da realizzare in stretta collaborazione con il cliente. Tecnostampi dispone inoltre di presse di vario tipo per garantire lo stampaggio di articoli tecnici in qualsiasi materiale plastico. Francesco Pelizzari: «I nostri sono prodotti di alta qualità. Vengono scelti da aziende d’eccellenza operanti in differenti settori di sbocco, quali l’elettrotecnico, medicale, automotive, delle pompe e dei filtri». Oggi l’azienda veneta conta circa 50 dipendenti, di cui una trentina nel reparto attrezzeria, una quindicina nel reparto stampaggio, e gli altri suddivisi tra ufficio tecnico e commerciale.

Mercato in salute
La visita presso la Tecnostampi è anche l’occasione per scambiare alcune battute circa l’attuale fase economica. Francesco Pelizzari: «Oggi è fondamentale “internazionalizzare” l’azienda al fine di crescere e ampliare il mercato. Noi, per esempio, negli ultimi tre anni abbiamo investito molto in tal senso, formando personale specializzato che ci ha permesso, gradualmente, di inserirci nel mercato tedesco, svizzero e austriaco. Ma anche il mercato italiano è in salute, probabilmente perché abbiamo clienti che a loro volta esportano verso l’estero. In ogni caso, si tratta di un momento positivo, di crescita; e noi, anche grazie al sistema automatizzato che abbiamo introdotto, rimaniamo fiduciosi».

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