Il bollettino E The Sharp Ottobre 2024

Mentre ANCA celebra i 50 anni di progresso della tecnologia di produzione degli utensili, Edmund Boland, Direttore Generale di ANCA CNC Machines (Bayswater North, Australia), guarda avanti di 5-10 anni.
 

Solo una persona e un cane?

La vecchia storia della fabbrica del futuro popolata da un uomo e un cane - il ruolo dell'uomo si limita a nutrire il cane, mentre il cane ha il compito di tenere l'uomo lontano dai macchinari - sarà vicina alla realtà per l'affilatura degli utensili.
Come minimo, ha detto Boland, l'intero processo produttivo sarà collegato digitalmente, “dall'accettazione della materia prima, alla pallettizzazione, all'incisione laser e alla preparazione dello spezzone... all'affilatura degli utensili e delle frese, alla preparazione dei bordi, al rivestimento, fino alla spedizione dei prodotti finiti”. Così, ad esempio, quando un particolare lavoro passa dalla preparazione del diametro esterno alle rettifiche a 5 assi, le macchine richiameranno automaticamente il programma corretto per finire di rettificare gli utensili. Tutto sarà inoltre collegato al sistema ERP e MES di un'azienda, fornendo “un'ottima analisi dei dati, per aiutare a prendere le decisioni giuste e migliorare i processi”.

I singoli processi, come la rettifica OD o la finitura del flusso, sono spesso altamente automatizzati una volta impostati. Secondo Boland, ciò che differisce tra le aziende più fiorenti è il grado di automazione di tali processi e il grado di automazione del trasferimento del materiale tra le stazioni.

“Un'officina medio-piccola avrà probabilmente una persona che sposta e scansiona fisicamente, ad esempio, un pallet dalla macchina OD alla macchina a cinque assi. Ma in modo digitale, la macchina a cinque assi riceve un file che indica che sta ricevendo questi pezzi grezzi, ed è tutto collegato al sistema ERP. La stessa cosa accade se si subappalta il rivestimento. Le informazioni vengono inviate digitalmente al verniciatore, ma qualcuno sposta manualmente gli utensili dall'asse a cinque al reparto spedizioni. Mentre in una grande officina, un carrello robotizzato effettuerebbe gli spostamenti fisici”. Questo è il caso dei sistemi di produzione integrata (AIMS) di ANCA.

Migliorare gli allestimenti e la qualità

Secondo Boland, maggiore è l'automazione raggiunta da un'officina, più costante è la qualità della produzione e più i lavoratori possono concentrarsi sulla risoluzione di problemi isolati e sul miglioramento dell'intero processo, con l'aiuto dell'intelligenza artificiale. “Invariabilmente, ci saranno utensili fuori tolleranza. E qualcuno dovrà chiedersi 'Perché? Cosa dobbiamo modificare? C'è un problema con una delle fasi di produzione? Il programma è sbagliato?”.

Le aziende competitive si affideranno quindi a un numero relativamente ridotto di risolutori di problemi altamente qualificati. Queste persone faranno a loro volta affidamento sul tipo di formazione avanzata disponibile presso l'Accademia ANCA.
Boland prevede anche un ruolo costante per le persone qualificate che si occupano della messa a punto delle macchine, anche se anche in questo caso sono in arrivo dei cambiamenti. “Ad esempio, tecnologie come i poggiapiedi avranno sensori e la capacità di effettuare regolazioni automatiche”.

La compensazione automatica per correggere gli errori rilevati durante il processo è già una realtà, e questa capacità non potrà che migliorare, aggiunge Boland. Ad esempio, con la tecnologia attuale, se la macchina carica un pezzo grezzo storto, la sonda rileva l'errore e il problema di rettifica si regola automaticamente per produrre un utensile soddisfacente. Tuttavia, “è ancora necessario controllare manualmente il primo pezzo, soprattutto se si tratta di un nuovo tipo di utensile. Dopodiché, il sistema può prendere il sopravvento. 'Primo utensile giusto' è già il nostro grande mantra. Dovreste essere in grado di misurare il primo utensile e, se sbagliato, di compensarlo”.

Un fattore che contribuisce è la capacità sempre maggiore dei dispositivi di misura interni. Boland osserva che i loro laser di nuova generazione possono misurare in presenza di nebbia di refrigerante e persino di olio residuo sull'utensile stesso. I sistemi di visione richiedono ancora il posizionamento e la rimozione manuale dopo l'uso, ma “la situazione è destinata a cambiare”. I sistemi a telecamera richiedono una ventilazione migliore rispetto ai laser, ma ci sono soluzioni. Un robot può soffiare via i detriti dall'ambiente all'interno della macchina subito dopo la rettifica. Oppure si può usare un robot per portare la telecamera nella macchina da una postazione esterna”.

Allo stesso tempo, l'elenco delle caratteristiche che possono essere misurate internamente e compensate automaticamente aumenterà. Oggi si tratta di “cose come il diametro esterno, il profilo dell'utensile e la profondità della scanalatura. In breve tempo saremo in grado di fare di più. Le filettature all'interno di una fresa per filetti o di un rubinetto, per esempio. Una terra K. O lo squarcio. Finché può essere misurato all'interno del sistema, può essere compensato”.

Boland non pensa che elimineremo la necessità di macchine di misura autonome come ZOLLER Genius, soprattutto quando si tratta di misurare elementi complessi. Ma prevede miglioramenti nell'interazione tra questi sistemi e le rettifiche degli utensili.
La chiave, spiega, è la creazione di protocolli di misura standardizzati per caratteristiche geometriche specifiche. Finché non verranno creati questi protocolli di misura, nessuna rettificatrice potrà compensare una deviazione misurata”. Al momento, ANCA dispone di una serie di misure standard per le frese e le punte più semplici. Ma man mano che installiamo gli AIMS in tutta la nostra base di clienti, lavoriamo anche con loro per ampliare la gamma di misure che possiamo compensare. Ad esempio, ci stiamo occupando di utensili profilati e frese complesse”.

Tolleranze inferiori al micron

Non è un segreto che le tolleranze siano sempre più strette. Boland sostiene che il raggiungimento di livelli di precisione micron, e persino sub-micron, sarà la chiave per catturare molte applicazioni future. La domanda di questa precisione “crescerà, grazie ai vantaggi offerti da questi utensili da taglio”. Che si tratti della finitura superficiale del pezzo da lavorare, della durata dell'utensile o di altri fattori. L'eliminazione di tutte le piccole imprecisioni all'interno dell'utensile da taglio ne aumenta notevolmente le prestazioni”.

Questo è anche il motivo per cui il mercato si sta orientando maggiormente verso gli utensili tondi pieni, rispetto alle frese indicizzabili. “I clienti vogliono la rigidità di un utensile rotondo solido e i vantaggi di poter spingere l'utensile, ottenendo allo stesso tempo un'eccellente finitura superficiale”, riferisce Boland.

Per mantenere livelli di precisione più elevati non bastano l'automazione altamente funzionante, la misurazione in corso d'opera e le funzioni di compensazione ad anello chiuso descritte in precedenza. “Cose semplici, anche se costose, come il condizionamento dell'aria”, elenca Boland. “I sistemi di raffreddamento. I tipi di mole che si acquistano... Non si tratta solo dell'utensile e della fresa. È l'intero sistema che lo circonda”.

“L'eliminazione delle vibrazioni sarà assolutamente fondamentale. Non sarà più possibile collegare un aspiratore direttamente sotto il tettuccio. L'unità di condizionamento all'interno di una macchina utensile diventerà molto importante. Perché se vibra, causa problemi”. Pertanto, un sistema di raffreddamento centrale e un sistema di aspirazione centralizzato diventano dei requisiti.

Sebbene Boland preveda una crescente domanda di utensili sempre più precisi, pensa anche che continuerà ad esserci una domanda di utensili a basso costo. Questo, oltre al costo intrinseco e alla difficoltà di rispettare le tolleranze più strette, limiterà l'adozione dei miglioramenti appena discussi.

Tendenze dei materiali

Il carburo continua a essere il materiale dominante per gli utensili da taglio, ma l'uso del PCD sta crescendo più rapidamente, secondo Boland. Il PCD potrebbe raggiungere il 30% del mercato tra circa 10 anni. Anche la ceramica sta riscuotendo un maggiore interesse, ma rimane una piccola parte.

Allo stesso modo, crescerà la necessità di tecnologie di rimozione del materiale diverse dalla rettifica. L'elettroerosione a filo e rotativa sono attualmente predominanti per la PCD, ma l'ablazione laser è da tenere d'occhio, dice Boland. “È sicuramente una tecnologia emergente. I clienti che hanno le prime macchine le usano non solo per la PCD, ma anche per il metallo duro. In particolare, i microutensili sono ora considerati un potenziale per l'ablazione laser e i produttori di utensili stanno ottenendo risultati interessanti.

“In termini di PCD, l'ablazione laser presenta sicuramente dei vantaggi rispetto all'erosione. Non richiede refrigerante o elettrodi di rame consumabili”. Quindi, anche se le macchine potrebbero rimanere più costose del 40-50% rispetto alla tecnologia concorrente, potrebbero risparmiare nel tempo grazie alla riduzione dei costi dei materiali di consumo. L'ablazione laser ha anche la capacità di produrre forme che non possono essere create con l'erosione, comprese le caratteristiche della superficie. Per contro, non ha senso per la scanalatura di utensili di diametro maggiore. Boland rimane quindi incerto sul fatto che l'ablazione laser nel prossimo futuro sia più di una soluzione di nicchia.

Allo stesso modo, è improbabile che la lavorazione additiva sostituisca più di qualche applicazione di asportazione di materiale nell'industria. E la sua applicabilità alla produzione di utensili da taglio sembra essere limitata. “Non credo che diventerà abbastanza efficiente in dieci anni. Ma potenzialmente può avere un ruolo nella produzione di utensili speciali, con canali interni di raffreddamento altrimenti impossibili e questo genere di cose. Potrebbe anche avere un ruolo nella creazione di utensili da taglio grandi e costosi. Ma anche se dovesse decollare, non credo che sarà abbastanza precisa da eliminare la necessità di rettifica di finitura”.

Altre considerazioni sul mercato

Considerate le efficienze produttive previste da Boland, ci si potrebbe aspettare che la riaffilatura muoia. Ma non solo le soluzioni di automazione discusse in precedenza si applicheranno anche alla riaffilatura, Boland ipotizza che le preoccupazioni per la sostenibilità continueranno a renderla un'attività redditizia.

Allo stesso tempo, le maggiori efficienze raggiunte dai produttori di utensili più lungimiranti creeranno nel mercato aspettative di tempi di consegna più rapidi, anche per piccole quantità di utensili speciali. Come ha detto Boland, “la capacità di produrre facilmente utensili speciali ottimizzati per un lavoro specifico è ciò che sarà importante per i nostri clienti”.

Non sorprende che il passaggio ai veicoli elettrici stia riducendo la domanda di utensili da taglio nel settore automobilistico fino al 50%. La situazione varia in tutto il mondo, con gli Stati Uniti in ritardo nell'adozione dei veicoli elettrici. Ci sono anche “applicazioni in crescita al di fuori dell'area EV che potrebbero compensare”, afferma Boland, anche se l'impatto totale dei veicoli elettrici sarà innegabilmente grande.
“E poi c'è la questione di dove approderà la tecnologia. Ma è quasi una discussione filosofica più che fattuale. L'idrogeno prenderà il sopravvento? Il carburante ultra pulito tornerà a dare un'altra vita al motore a combustione? Chi lo sa?”.

Cambiamenti nel servizio e nell'assistenza

Boland prevede che l'intelligenza artificiale “sarà un enorme meccanismo di miglioramento della produttività per il futuro”, in parte perché contribuisce a segnalare con precisione i guasti dei componenti in anticipo. Può persino ordinare automaticamente il pezzo di ricambio. In questo modo, la manutenzione preventiva diventa mirata ed efficiente, garantendo al contempo tempi di attività pressoché ininterrotti.

Al contrario, Boland sottolinea che l'automazione di più macchine rende intollerabili i tempi di inattività. “I clienti possono vivere senza una singola macchina per un giorno o due. Ma se un sistema completamente automatizzato non è operativo entro un paio d'ore, è un grosso problema. Sarà quindi importante essere in grado di rispondere rapidamente e 24 ore su 24. Ci saranno diverse tecnologie che lo permetteranno”. Tra queste, la diagnostica remota e predittiva, “per ridurre la necessità di avere un addetto all'assistenza in loco”.

Qualunque sia il futuro, sarà sicuramente interessante. E se Boland si sbaglia su qualcosa, potete sempre contare sul vostro cane.


 

8 ottobre 2024