Prover: silicone liquido sotto controllo

FigokLa qualità di un oggetto stampato punta non solo ai nuovi materiali, ma anche alle forme, alle nervature, ad accorgimenti tecnici, agli stampi, che devono essere misurati e controllati istante per istante durante il processo di lavorazione. Per vincere di misura nella gara della competitività, il controllo in process entra di forza nei bisogni produttivi. Bisogni, non lussi. Il tutto senza cadere nella banalità o nel nozionismo, ma piuttosto cercando di privilegiare la godibilità di un oggetto certificato dalla sicurezza. Dall’automotive alla sanità, dall’elettronica alla costruzione, i materiali siliconici di Momentive sono praticamente ovunque si guardi. In tale contesto, Prover srl di Merate (LC) si distingue fra i leader mondiali nel settore dei siliconi liquidi LSR con un patrimonio ultra settantenne d’innovazione e dintorni; obiettivo: conoscere le esigenze dei committenti e creare piattaforme tecnologiche su misura per loro. Dal 1988 Prover, certificata UNI EN ISO 9001:2008, progetta e produce stampi termoplastici di qualità e fornisce il servizio di stampaggio di articoli plastici. Fiore all’occhiello della società è l’area tecnica di progettazione, nella quale vengono eseguite tutte le operazioni di pre-produzione e assistenza progettuale ad altissimo standard qualitativo: designing, engineering e prototipazione rapida. Il cuore di Prover è il reparto attrezzeria in cui si costruiscono gli stampi per le materie plastiche; la massima precisione è assicurata da un parco macchine utensili d’avanguardia composto di, fresatrici CNC, torni CNC, rettifiche CNC, elettroerosione a tuffo e a filo. Adottando rigide direttive, l’azienda rientra nella categoria “fornitore free pass” nella maggiore parte dei casi, creando un tangibile valore aggiunto per i propri clienti.

Cover per cellulare Iphone 6.
Cover per cellulare Iphone 6.

Dal progetto all’oggetto
Progettazione, controllo e validazione sono i punti di partenza dell’oggetto e dello stampo di questo mese; l’oggetto è la cover per il cellulare Iphone 6 (figg. 1 e 2); tutto parte dal suddetto fiore all’occhiello di Prover, cioè è il reparto di progettazione.

L’ufficio tecnico è il settore di Prover che gestisce anche le relazioni tecniche con la clientela, affiancandola e risolvendo problematiche in velocità e precisione, al fine di garantire un servizio efficace ed efficiente. I contratti di riservatezza che Prover deve rispettare non permettono la divulgazione di prodotti dei loro clienti ed è proprio per questo che l’azienda, per promuoversi nell’ambito degli stampi e dello stampaggio di LSR ha deciso di costruire uno stampo per produrre un gadget da offrire ai clienti. La cover per Iphone 6; tant’è che Prover si è dotata recentemente di una nuova pressa per lo stampaggio del silicone liquido. Lo stampo è stato infatti realizzato proprio per lanciare questo nuovo servizio e dimostrare il livello di qualità che l’azienda può raggiungere grazie all’esperienza e al livello tecnologico della nuova macchina.

Lo stampo ha richiesto lavorazioni di assoluta precisione.
Lo stampo ha richiesto lavorazioni di assoluta precisione.

Iniziando dal disegno del prodotto, è stato effettuato lo studio di fattibilità attraverso l’elaborazione grafica dello stampo e delle relative specifiche tecniche, determinante per la buona riuscita del prodotto (fig. 3).

La prerogativa di quest’oggetto, rispetto ad altri simili in gomma termoplastica, è il materiale cioè completamente Silicone LSR 2060 Momentive, un bi-componente gomma di Silicone liquido standard per i processi di stampaggio ad iniezione; per le sue eccellenti proprietà di lavorazione, può essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni. Questo elastomero siliconico LSR è facilmente iniettabile e può essere quindi stampato con tempi di ciclo molto veloci, però a temperature elevate.

Stampo a una cavità.
Stampo a una cavità.

Lo stampo
Lo stampo a una cavità è in acciaio temprato (fig. 4); l’iniezione avviene con ugello freddo a otturazione diretta sul particolare. Come per tutti gli stampi siliconici, anche questo ha richiesto un’estrema precisione di aggiustaggio, inferiore ai 2 centesimi per evitare bave difficoltose da toglier anche manualmente. Il Silicone, materiale tendenzialmente liquido, diventa solido nel momento in cui entra nello stampo, per cui quest’ultimo deve essere riscaldato; contrariamente a quanto avviene con il processo termoplastico: nel nostro caso, la sostanza pastosa entra nello stampo a 200°C circa, e in quel momento si vulcanizza e diventa solido. Ovviamente, entrando con questa densità, ogni aggiustaggio con precisione/luce al di sopra dei 2 centesimi rischierebbe di filtrare. È stata usata un’iniezione a canale freddo con un ugello progettato da Prover. Essendo il Silicone LSR 2060 Momentive un materiale abbastanza costoso, era necessario evitare lo spreco delle materozze, da qui un’altra motivazione per l’assoluta precisione nella lavorazione dello stampo (figg. 5 e 6).

Studio di fattibilità attraverso l’elaborazione grafica dello stampo.
Studio di fattibilità attraverso l’elaborazione grafica dello stampo.

Infine, il fatto di iniettare direttamente sul pezzo con un ugello freddo a otturazione, ha offerto il vantaggio di seguire meglio tutto il processo di stampaggio. Ovviamente, essendo uno stampo che lavora a 200°C, sono state necessarie delle piastre isolanti, per mettere lo stampo stesso a contatto con la pressa (figg. 7, 8).

La cover, perfettamente finita e senza bave, viene estratta grazie a movimentazioni interne allo stampo, e prelevata da un robot manipolatore. Una volta depositato sul nastro trasportatore, dopo un certo tempo di raffreddamento, l’oggetto arriva a destinazione. I tasselli della figura sono in acciaio 1.2083 temprato 50/52 HRC, le piastre porta stampo sono in acciaio 1.2085.

Vista esterna.
Vista esterna.

Progettazione e lavorazione dello stampo
Il processo progettuale di design ed engineering è stato effettuato con software Pro/ENGINEER (fig. 9), un modellatore CAD tridimensionale parametrico creato dalla Parametric Technology Corporation (PTC), che utilizza un approccio basato su feature ed è un sistema orientato alla meccanica; funziona sotto diversi dialetti UNIX e Windows ed offre funzionalità di modellazione di parti solida e ibrida, modellazione di assiemi e realizzazione di disegni tecnici per l’ingegneria meccanica.

È stato prezioso anche l’ausilio della prototipazione rapida, per ottimizzare con il prototipo il processo di stampaggio e quindi lo stampo. La riproduzione fedele del prototipo è un punto fermo in Prover, in quanto si possono valutare così le funzionalità meccaniche, le specifiche estetiche, i costi, i tempi di ciclo e quant’altro.

La stazione Cam della Delcam, davvero preziosa per lavorazioni tridimensionali, ha minimizzato i tempi di esecuzione e massimizzato la qualità di finitura; le stazioni Cad e Cam sono direttamente collegate con l’officina, la quale è equipaggiata con un computer posto accanto a ogni macchina; i PC leggono direttamente i disegni in 3D per prelevare, all’occorrenza, le quote necessarie a fare il controllo dei pezzi in esecuzione. Sempre in rete locale sono disponibili tutti i file che occorrono per far funzionare le macchine con il Cam. Dunque, la linea diretta fra l’ufficio tecnico e l’officina, consente di eliminare il 90% della carta: l’operatore chiama con un foglio di lavoro il nome della parte che deve vedere in 3D, la ruota, la guarda, sa i lavori che deve fare e, all’occorrenza, clicca sulla parte stessa in 3D le misure che gli servono per fare i piazzamenti, i controlli, i vari pezzi dello stampo ecc. In fase di progettazione, particolari difficoltà si sono registrate sul sistema di estrazione dell’oggetto stampato, dato che lo stesso oggetto è tendenzialmente molto morbido quindi elastico, il che richiede particolari accorgimenti. Alla fine l’ufficio tecnico ha optato per un sistema non a estrazione classica,bensì a soffio che non estrae il particolare ma lo scolla dalla parte in cui è appiccicato; in sostanza, un soffio d’aria all’interno gonfia l’oggetto per scollarlo, dopo di che interviene un robot che lo preleva e lo sveste dal suo punzone per poterlo depositare. Insomma, difficoltà tutt’altro che trascurabili.

Vista interna.
Vista interna.

Una seconda difficoltà è stata il dimensionamento e la calibratura dell’ugello freddo, la cui temperatura deve mantenersi intorno ai 15-20°C, fino al momento in cui il materiale esce, per poi affrontare i 200°C dello stampo a temperatura di solidificazione; questo processo non è semplice, perché occorre isolare e condizionare il contatto termico tra lo stampo e l’ugello con acqua fredda. L’ugello deve assolutamente essere freddo, altrimenti scaldandosi il materiale si indurirebbe e non entrerebbe più; la pasta siliconica è come grasso da iniettare e pompata nello stampo, con pompe specifiche a una determinata pressione. Ovviamente, l’esperienza di questo cover/gadget non è fine a se stessa; basti pensare che nel settore dell’automotive, per esempio, molti componenti nelle vicinanze del motore devono essere flessibili e in Silicone, unico materiale in grado di resistere nel tempo fino a temperature di 200, 300°C. La lavorazione dello stampo non ha comportato particolari difficoltà, a parte il fatto di rispettare tolleranze piuttosto strette, per i motivi detti prima. Sono state necessarie le solite lavorazioni di sgrossatura, finitura, elettroerosione a tuffo e a filo; le finiture finali sono state fatte con macchine filo o con le rettifiche, tali da garantire tolleranze ristretta entro uno, due centesimi al massimo. È bene ricordare che l’oggetto in sé, essendo morbido ed elastico, non pretende delle grandi precisioni dimensionali; pertanto la precisione non è una necessità del particolare, ma dello stampo, altrimenti in un estrattore con una luce superiore a un centesimo si infilerebbe dentro la bava.

La manutenzione di questo stampo non è particolarmente gravosa, è abbastanza ordinaria e richiede di smontare periodicamente lo stampo per pulire le parti che scorrono. In questa applicazione il consumo dell’acciaio è davvero inesistente.

Lascia un commento

Please enter your comment!
Please enter your name here