Sicurezza garantita

 

Fig. 1 – Sigillo/clip di sicurezza numerato in sequenza

Conosciamo tutti il detto l’unione fa la forza, ma deve trattarsi di unione di persone che non perdono la propria individualità, altrimenti otteniamo semplicemente una folla, e come diceva Diogene di Sinope, la folla è madre di tiranni. Ebbene, scherzi a parte, la specifica competenza individuale ha dato forza a tre uffici tecnici e alle loro idee per progettare e costruire lo stampo trancia progressivo che presentiamo questo mese, destinato alla produzione di sigilli di sicurezza numerati progressivamente. Così, dalla collaborazione di un terzetto di addetti ai lavori, lo stampo progressivo che segue ha tratto la sua linfa vitale, frutto di un desiderio di innovare, di crescere, di cambiare e cooperare, di condividere le proprie idee per creare qualcosa di più, per esempio l’adozione di parti in alluminio per rendere lo stampo più leggero nonché i due numeratori installati, che imprimono ad ogni pezzo un numero in sequenza univoco sempre diverso, per la sua tracciabilità.

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

STAMPITALIA srl

Via Tomasetto, 29/B 

21010 Besnate (VA) 

Tel. 0331 254922  – Fax 0331 254922

Email info@stampitalia.eu

• Materiali: Oggetto: ferro stagnato; Basamenti in alluminio Ergal 55;

Parti attive in sinterizzato PMD 10 rivestite in PVD TIN; Custodia matrice,
guida e piastre di battuta in W.N.Y. 1.2379;

• Dimensioni stampo chiuso 630 x 346 x230 mm;

• Peso: 180 Kg;

• Impiego: Produzione di sigillo/clip di sicurezza numerato in sequenza;

• Metodologie di progettazione: Matematiche di SIMMCA Snc
con software AUTOCAD e PACW; Progettazione di MITEC di Viviani Maurizio e C. s.a.s
con software 3D Keycreator 10;

• Messa in produzione: Software Cam PACW di SA Informatica;

• Tecnologie di lavorazione: Sgrossatura su centri di lavoro verticali programmati con stazione Cam a fianco; finitura con elettroerosione a filo su macchine Charmilles, micro foratura a elettroerosione su macchina Charmilles a CN, rettifica tangenziale su macchine
a CN Favretto e Jones & Shnipman Format 5-200;

• Produzione prevista: Da uno a due milioni di pezzi al mese;

• Manutenzione: Affilatura di punzoni e matrici ogni 3 milioni di colpi.

Fig. 2 – Modellazione della progressione: dettaglio del pezzo finito quasi chiuso; l’oggetto presenta molte pieghe e parti sottosquadra

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 3 – Dettaglio del pezzo finito quasi chiuso; si notano le varie funzioni di chiusura della clip

 

 

 

 

 

 

 

 

I protagonisti

Simmca Minuterie Metalliche di Cavaria con Premezzo (VA), dal 1962 specializzata nella tranciatura ed assemblaggio di minuterie metalliche ed isolanti, stampatore del sigillo numerato, che ha realizzato sia la matematica dell’oggetto sia i numeratori azionati dal movimento della pressa, sia l’automatismo a coltello per lo stacco dei pezzi ogni 10 colpi della pressa.

Mitec di Viviani Maurizio e C. di Primaluna (LC), studio di progettazione più che mai orientato a semplificare e velocizzare già in fase di progettazione la messa a punto dello stampo, la manutenzione, la velocità di produzione, l’assistenza pre e post-vendita e quant’altro.

Stampitalia s.r.l, Besnate (VA), produttore dello stampo, impegnato e coinvolto direttamente nel processo produttivo, per garantire non solo la qualità della lavorazione, ma anche il rispetto delle tempistiche di consegna. Stampitalia ha posto particolare attenzione e assistenza verso gli altri due interlocutori, per guidarli nelle scelte delle soluzioni più idonee: ciò ha garantito una notevole ottimizzazione delle fasi di lavorazione e la piena soddisfazione per la qualità del sigillo finale.

Per quanto riguarda il committente Simmca, lo stesso – oltre al reparto di tranciatura – vanta anche un reparto costruzione stampi; dunque la sua esperienza si basa su un’attrezzeria interna per le proprie lavorazioni di tranciatura, per avere in certi casi un ritorno immediato. Nel caso di questo sigillo di sicurezza, per motivi contingenti e di tempistica ha preferito commissionare lo stampo a Stampitalia.

L’oggetto

Trattasi di un sigillo/clip di sicurezza numerato in sequenza (fig. 1), utilizzato per evitare manomissioni non autorizzate e per proteggere impianti e applicazioni critiche. Infatti, per disconnettere l’oggetto protetto il sigillo deve essere rotto e quest’operazione può essere effettuata solo da personale autorizzato, più o meno come accade con i piombini che sigillano i contatori elettrici o del gas. Dunque, quando il sigillo è chiuso non si apre più, almeno manualmente.

La particolarità di quest’oggetto consiste innanzitutto nel fatto che ogni unità è numerata una ad una; dunque, ogni pezzo ha una sua identità alfanumerica. Il sigillo, ovviamente, ha una chiusura con funzione meccanica manuale e quest’obiettivo non è stato facile da raggiungere. Il cliente finale non ha fornito alcun disegno, ha esposto il problema insieme a un pezzo simile, chiedendo stampo, stampaggio e quindi oggetto. In questo modo Simmca ha dovuto anche progettare l’oggetto e raccogliere tutte le informazioni per l’utilizzo finale per evitare che una volta prodotto lo stampo non vi fossero problemi. Una volta realizzate le matematiche Simmca ha coordinato il tutto, facendo da interfaccia tra cliente finale, Stampitalia e Mitec. Quast’ultima ha ideato un’idonea progressione di operazioni di stampatura: la base di partenza fondamento di ogni buon progetto. L’oggetto presenta infatti molte parti sottosquadra, per esempio la chiusura, e la difficoltà maggiore è stata proprio quella di far combaciare la chiusura stessa con la massima precisione (fig. 2). Insomma, bisognava garantire l’esatto aggancio della chiusura clip. La conformazione del pezzo implica molte pieghe e imbutiture, in particolar modo una piegatura sottosquadra completamente all’interno del guscio imbutito (fig. 3). Lo spessore sottile del ferro stagnato con cui è fatto il sigillo misura 0,3 mm, per cui il gioco fra punzone e matrice deve essere esattamente 15 micron  (0.015 mm). Ultime difficoltà, non meno importanti, l’alta produttività richiesta e la necessità di rivestire opportunamente l’attrezzatura, perché il ferro stagnato con cui è fatto l’oggetto da stampare è molto usurante.

Simmca ha fornito la matematica del pezzo 2D a Mitec, che si è servita di un software di modellazione diretta 3D molto potente per la realizzazione dei modelli nelle varie situazioni di utilizzo: pezzo chiuso, pezzo allo stato di fornitura ecc. Tramite questo software denominato Kubotek Keycreator 10, Mitec ha poi progettato lo stampo con tutte le geometrie e operazioni di stampatura interamente in modalità 3D. Tramite questa progettazione, sono state estratte le matematiche native, che Stampitalia ha potuto utilizzare per la costruzione e la realizzazione dei numerosi componenti dello stampo.

Lo stampo

Figg. 4a e 4b – Stampo trancia progressivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figg. 4a e 4b – Stampo trancia progressivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Si tratta di uno stampo trancia progressivo (figg. 4a e 4b); era tassativo l’utilizzo di una pressa esistente a collo di cigno, quindi per evitare problemi di precisione nelle tranciature (0,015 mm di gioco) e di asimmetria fra le due figure, lo stampo è stato progettato con una struttura speciale a doppio incolonnamento. La richiesta di timbratura progressiva univoca dei singoli sigilli ha implicato l’utilizzo di due numeratori azionati dal movimento della stessa pressa (v. più avanti). Grazie alla progettazione 3D con Keycreator 10, che si basa sulla logica della modellazione diretta “History free”, è stato meno difficoltoso ideare i movimenti interni allo stampo, necessari per ricavare le piegature e le imbutiture, soprattutto i sottosquadra. Per rendere lo stampo leggero, si è preferito costruire base e cappello (montante) in alluminio Ergal 55; così, grazie anche ad altri accorgimenti si è riusciti a ridurre notevolmente il peso. Per non compromettere l’integrità dei montanti, sono state aggiunte piastre di battuta temprate sotto le matrici e i punzoni (fig. 5).

Fig. 5 – Visione d’insieme dello stampo aperto; a sinistra si notano i numeratori.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un altro accorgimento importante è stato il rivestimento in PVD TIN giallo delle piastre interne e delle parti attive di trancia e di piega; la custodia matrice, le guide e piastre di battuta sono in W.N.Y. 1.2379. La progettazione ha richiesto una costante collaborazione fra le tre aziende coinvolte nella commessa, data la quantità di pieghe, dei sottosquadra e le semitranciature presenti nell’oggetto (v. figg. 2 e 6). Analizzando il tutto insieme al committente, i tecnici di Stampitalia hanno affrontato il problema della durata delle parti trancianti, data la grande quantità di clip richiesta mensilmente. Sono state trovate così ottime soluzioni per ridurre le manutenzioni ordinarie senza compromettere la qualità del prodotto finale, con notevole risparmio di tempo e denaro. Dunque, lo stampo è caratterizzato da una doppia incolonnatura direttamente nel cuore dello stampo stesso, il tutto con colonne munite di gabbie a sfera per ottimizzare e rendere più veloce la produzione. Ciò ha garantito ottime performance per quanto riguarda la precisione e la velocità di produzione. Lo stampo attualmente lavora a una velocità che si aggira attorno ai 250 colpi al minuto; la manutenzione richiede interventi di affilatura di punzoni e matrici ogni 3 milioni di colpi.

Fig. 6 – Dettaglio della zona pieghe dello stampo parte inferiore; la striscia è verde in modalità trasparente

 

 

 

 

 

 

 

Un discorso a parte merita il problema della numerazione progressiva, non potendosi utilizzare i tradizionali numeratori manuali per pressette reperibili sul mercato, che hanno una velocità di lavorazione incompatibile per il nostro stampo, Simmca ne ha acquistati due con due rotelle speciali per le decine e li ha modificati in modo da renderli più performanti, adattando molle, trascinatori e tutti i meccanismi sottoposti ad usura; questo processo è ancora in corso dato che attualmente i numeratori sono il limite alle prestazioni dello stampo che potrebbe lavorare più velocemente. Il risultato davvero ottimale, sono due numeratori automatici attaccati allo stampo (figg. 7 e 8), ai quali è sincronizzato il coltello finale per tagliare la striscia nel punto esatto, a partire da un numero prefissato; la striscia è costituita da 20 blocchi a sequenza partendo dallo zero.  All’interno dello stampo c’è la possibilità di accoppiare i numeri con le lettere dell’alfabeto, quindi una volta arrivati a 9.999.999 pezzi si ricomincia con una numerazione alfanumerica. Insomma, si può affermare che ogni clip/fascetta è un pezzo unico.

Lavorazione dello stampo

Per la lavorazione dello stampo Stampitalia ha utilizzato il software Cam PACW di SA informatica. Lo stampo è stato costruito in ambiente climatizzato a 20 C° costanti, per garantire un’elevata qualità specialmente in fase di finitura. La sgrossatura è stata eseguita su centri di lavoro verticali programmati, con postazione Cam a fianco, per ottimizzare i tempi di lavorazione e puntare all’obiettivo “zero difetti”. Per alcuni particolari temprati, è stato necessario sgrossarli, eseguire il trattamento di tempra con scala secondaria sotto vuoto; questo trattamento termico è stato affidato a un fornitore esterno specializzato; è stata poi necessaria una finitura con microfrese. Nel reparto di elettroerosione equipaggiato con macchine Charmilles sono stati costruiti punzoni, matrici, guide e portamatrici. Per i punzoni e le matrici di piega, è stata sgrossata la parte sagomata con divisori e morsette basculanti, al fine di poter girare il pezzo con una migliore accuratezza e precisione nella fase di piazzamento. Nel reparto di rettifica, sono stati finiti con mole sagomate i vari punzoni di piega in precedenza sgrossati con elettroerosione a filo.

Figg. 7 e 8 – Il problema della numerazione progressiva è stato risolto con un apposito numeratore automatico attaccato allo stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 8 – Il problema della numerazione progressiva è stato risolto con un apposito numeratore automatico attaccato allo stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grazie al controllo costante della temperatura del liquido refrigerante nelle vasche, sono state ottenute ottime tolleranze di planarità sulle piastre più grosse, garantendo così piani di appoggio perfetti e nessun cambiamento delle misure in fase di lavorazione. Nella messa a punto dello stampo, le fasi più difficoltose sono state la saldobrasatura delle teste sui punzoni con spessore 0,8 mm, trovare il giusto scorrimento dei carrelli per evitare grippaggi e la lucidatura a specchio prima del trattamento PVD TIN sui punzoni, quest’ultima necessaria per garantire la costanza della qualità finale del pezzo. La prova dello stampo è stata fatta direttamente presso Simmca, la quale ha poi inserito i numeratori automatici e coltello.

Alla fine, gli sforzi condivisi fra tutti e tre i partner hanno consentito di ottenere davvero un ottimo prodotto e il pieno raggiungimento degli obiettivi prefissati; dunque, piena soddisfazione di tutti gli addetti ai lavori.

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