La fabbrica innovativa di Renishaw in mostra alla BIMU

Bimu rappresenta per Renishaw un appuntamento di riferimento

In particolar modo in questo momento dove il concetto di Industria 4.0 si sta sempre più concretizzando in applicazioni pratiche.

Un’occasione per l’azienda con filiale italiana a Pianezza, in provincia di Torino, per sottolineare l’importanza del suo ruolo di partner tecnologico globale. Infatti, Renishaw è un’azienda multi divisione interviene in fasi diverse del processo e questo si sposa perfettamente con il paradigma della Fabbrica Digitale.

 

Alla BIMU con la fabbrica innovativa

Alla kermesse milanese, Renishaw andrà a replicare il concetto di fabbrica innovativa in cui ogni fase del processo produttivo può essere migliorato usando una delle soluzioni offerte dall’azienda per aumentare la produttività e ridurre gli scarti.

All’interno della piramide di processo divisa idealmente in varie fasi, Renishaw ha una divisione dedicata ai controlli sul pezzo necessari prima della lavorazione in macchina; a questa fase segue la preparazione del processo dove si inseriscono i prodotti di ispezione del pezzo e presetting degli utensili; a seguire la fase di controllo durante il processo in cui si aggiunge, oltre ai precedenti, anche il noto sistema Equator e, infine, il controllo alla fine del processo, che avviene in sala metrologica, dove Renishaw ha tutta una serie di prodotti per le macchine di misura a coordinate. Allo stand Bimu verrà allestito un processo produttivo ottimizzato che parte dalla creazione del pezzo attraverso una stampante 3D di metallo; una volta creato si verifica il semilavorato con il sistema di equilibratura brevettato Equator; una volta verificato viene introdotto in macchina per le lavorazioni meccaniche di contorno alla fabbricazione additiva per le quali verranno impiegati sistemi sonda in grado di controllare il processo sulla macchina utensile. Una volta sicuri del risultato dimensionale e delle tolleranze ottenute dal processo produttivo si passa alla sala metrologica per la certificazione vera e propria del pezzo.

«Per dimostrare questo ciclo – dice Roberto Rivetti, Amministratore delegato di Renishaw Italia – che porta dal concepimento dell’oggetto alla sua realizzazione e certificazione, abbiamo deciso di prendere un pezzo fatto da un nostro cliente per un team di moto da corsa che partecipa al moto GP World Championship categoria Moto 2 e al CEV (Campionato Europeo di Velocità). Per loro siamo andati a realizzare un oggetto per la sospensione anteriore veramente innovativo realizzato con una macchina per la produzione additiva Renishaw. Il componente è la parte superiore della forcella prima ottenuto per lavorazioni meccaniche convenzionali e saldature. Il pezzo è stato realizzato in modo alternativo sostanzialmente per due ragioni: realizzare in modo convenzionale un particolare di questo tipo in quantità limitate, essendo soggetto a modifiche ogni stagione, significa farlo a un costo elevato; oltretutto occorre ripartire ogni volta da zero non riuscendo quindi a soddisfare le tempistiche ristrette del team; in secondo luogo il componente ha un certo peso, pertanto è stato riprogettato completamente per renderlo adatto alla fabbricazione additiva. Il risultato è un componente che pesa 260 grammi, ovvero il 40% in meno di quello originario».

La nuova macchina per l’AM

Sempre a proposito di Additive Manufacturing Renishaw presenterà in BIMU la nuova RenAM 500M.

«Dal 2011 – dice Enrico Orsi che all’interno di Renishaw Italia si occupa tra l’altro delle macchine per la produzione additiva – siamo interessati alla fabbricazione additiva da sempre e abbiamo acquisito un’azienda nel 2011 che realizzava stampanti 3D per la produzione di pezzi in metallo. Da allora a oggi abbiamo reingegnerizzato ciò che facevano operando anche dei restyling delle loro macchine. Alla BIMU presentiamo per la prima volta sul mercato italiano la RenAM 500M. La macchina è pensata per l’alta produttività che, in questa tecnologia, si abbina a potenze laser elevate perché occorre trasferire molta energia al materiale per fonderlo. La macchina per poter usare un laser ad alta potenza nella maniera più efficiente possibile è dotata di un sistema di messa a fuoco dinamica del laser. Ma la caratteristica più significativa di questa macchina è la setacciatura integrata al suo interno. Sappiamo che per realizzare un pezzo meccanico solido con la stampa 3D si parte da polveri metalliche siano esse di acciaio, titanio leghe ecc. Tutta la polvere che non viene utilizzata per la geometria del pezzo deve essere recuperata in qualche modo. Il metodo tradizionale prevede che la polvere venga estratta dalla macchina, setacciata e rimessa nuovamente in macchina, il che comporta una serie di problemi legati all’allungamento dei tempi di processo nonché l’impiego di un operatore dedicato.

Con la RenAM 500M il tutto avviene internamente così da poter avere, grazie anche al ridotto ingombro a terra, delle linee di produzione gestite da un unico operatore e in tutta sicurezza».

I pezzi sono realizzati partendo da polveri metalliche finissime depositate in strati di spessore variabile tra i 20 e i 100 micron e fuse in atmosfera inerte con laser da 500W. Questa tecnica produttiva trova interessanti applicazioni nella produzione di impianti medici personalizzati, nella creazione di componenti ultraleggeri per l’aeronautica e l’automobilismo sportivo, nella progettazione di scambiatori di calore super efficienti, strutture per protesi dentali e inserti per lo stampaggio a iniezione con canali di raffreddamento conformi. La flessibilità di produzione dei particolari realizzati con questa tecnologia permette ai progettisti di allargare la loro libertà di definire forme e strutture e andare oltre i limiti imposti dai processi produttivi tradizionali, superando le barriere imposte dallo stampaggio e dall’asportazione di truciolo.

Altro vantaggio importante è rappresentato dall’assenza di lead time: la produzione si realizza direttamente dal modello CAD senza necessità di attrezzaggi, studi di lavorazione e di percorso macchina.

La proposta Renishaw si completa con QuantAM™, il software proprietario dedicato alla stampa 3D in metallo.

Uno dei passaggi più importanti per la fabbricazione additiva è l’utilizzo del software che permette il passaggio dal modello CAD 3D alla effettiva produzione del pezzo e Renishaw, da sempre all’avanguardia nell’innovazione, è il primo produttore di macchine per la stampa 3D di metalli al mondo ad aver realizzato, completamente in-house, un software proprietario.

Si chiama QuantAM™ ed è un programma potente, facile da apprendere ed intuitivo da utilizzare, progettato specificatamente per le macchine di produzione additiva Renishaw.

QuantAM™ facilita molte di quelle procedure di progettazione che, fino a ieri, erano ottenibili attraverso un solo software uguale per tutti i dispositivi, con differenti limitazioni a seconda dei differenti macchinari e materiali utilizzati dall’utente finale.

«Siamo molto fiduciosi sul lancio di questa macchina – spiega Rivetti – perché il mercato italiano è molto ricettivo alle novità tecnologiche, chiaramente vi sono settori più aperti di altri, vedi l’aerospace, il mondo delle corse, l’automotive ecc.».

Alla domanda se Renishaw punterà nel prossimo futuro alla collaborazione con un costruttore di macchine utensili per realizzare una macchina ibrida. Roberto Rivetti è molto chiaro: «Il mondo della fabbricazione additiva è ancora tutto da scoprire pertanto non riteniamo, al momento, necessario imbattersi in nuovi progetti. Siamo sicuri che i margini di sviluppo delle stampanti industriali tridimensionali sia già di per sé enorme».

Nella fabbrica innovativa

Come detto in ogni fase del processo produttivo Renishaw è in grado di fornire la soluzione giusta per la misura e il controllo. Vediamo in questa sequenza seguendo il filo logico del processo quali macchine verranno esposte alla BIMU:

Equator™ è il sistema di calibratura brevettato Renishaw che permette di operare accanto alla macchina, direttamente nell’area produttiva e può essere utilizzato con ottimi risultati anche in ambienti con variazioni significative di temperatura.

Equator™ lavora per comparazione tra il pezzo campione precedentemente validato in sala metrologica e quello di produzione. Le eventuali deformazioni dovute alla temperatura ambientale subite dal pezzo di produzione saranno infatti le medesime del pezzo campione e la comparazione tra i due potrà dare valutazioni precise immediatamente, senza attendere i tempi di trasferimento, acclimatazione e misura in sala metrologica, con grandi benefici in termini di produttività.

In caso di variazione termica significativa, è sufficiente una ricalibrazione con il campione presente in area e il sistema è pronto a proseguire i confronti ripetibili.

Le sonde Rengage™ incorporano una tecnologia estensimetrica di provata affidabilità, con elettronica ultracompatta e un design meccanico di precisione per prestazioni e capacità che non temono rivali. Sono adatte a un’ampia gamma di applicazioni su macchine utensili e superano le limitazioni legate alle prestazioni 3D che affliggono molte altre sonde.

I componenti estensimetrici sono posizionati su micro supporti progettati con estrema attenzione per renderli parte della struttura della sonda, lasciandoli contemporaneamente separati dal meccanismo cinematico. Sono disposti in modo da rilevare le tensioni su tutti gli assi e i loro output vengono combinati elettronicamente tramite alcuni algoritmi brevettati. Quando si raggiunge il livello di soglia in una direzione qualsiasi, viene generato un segnale di trigger con forze decisamente inferiori rispetto a quelle necessarie per le sonde convenzionali. Ciò comporta notevoli vantaggi in relazione a un’ampia gamma di problemi applicativi.

La sonda ultracompatta OMP400, adatta a centri di lavoro medio-piccoli, è basata sulla tecnologia estensimetrica brevettata Rengage™. Se applicata a forme e profili 3D complessi, offre prestazioni di misura impareggiabili, inferiori al micron. Le funzioni avanzate includono il monitoraggio delle prestazioni della macchina utensile e la verifica del pezzo direttamente in macchina. La compatibilità con tutti i ricevitori ottici Renishaw consente agli utenti di aggiornare senza problemi eventuali installazioni preesistenti. Se usato insieme alla più recente interfaccia a trasmissione modulata, questo sistema assicura una resistenza incredibile alle interferenze luminose.

La tecnologia di misura a 5 assi è una rivoluzione nel mondo della misura.

A differenza dei metodi tradizionali, la tecnologia a 5 assi di Renishaw utilizza il movimento sincronizzato della macchina di misura e degli assi della testa per ridurre al minimo gli errori dinamici anche alle velocità di misura più elevate.

I sistemi di misura a 5 assi di Renishaw si basano su tecnologie avanzate, applicate alla testa e al sensore e al controllo, che consentono di raggiungere livelli ineguagliabili di velocità e flessibilità senza compromettere in alcun modo l’accuratezza delle misure, come invece avviene con i sistemi tradizionali.

Questi sistemi contribuiscono ad accrescere la produttività della sala metrologica e a ridurre i tempi di lavorazione, permettendo alle aziende di valutare al meglio la qualità dei loro prodotti.

A differenza dei sistemi basati su teste indexate o su sonde fisse, il movimento sui 5 assi permette allo stilo di seguire un percorso continuo attorno a componenti complessi, evitando la necessità di allontanarsi per cambiare stilo o riorientare la testa.

Modellazione 3D per il fissaggio pezzi

FixtureBuilder è un software che permette di creare strategie di fissaggio direttamente da disegno CAD, avendo noti gli elementi di riferimento e quelli da controllare. Non è quindi più necessario aspettare la disponibilità del pezzo fisico per capire come fissarlo al meglio per la sua misura.

FixtureBuilder raggiunge l’obiettivo di aumentare la produttività e la riproducibilità del fissaggio dei pezzi in fase di ispezione con macchina di misura, andando a ottimizzare i tempi e i metodi della certificazione metrologica.

In questo caso, grazie a FixtureBuilder, non è più necessario l’intervento dell’operatore CMM per fissare correttamente i pezzi, in quanto quest’operazione può essere effettuata direttamente dall’ufficio tecnico in maniera virtuale giorni prima che il pezzo fisico entri in sala metrologica. FixtureBuilder, oltre all’orientamento, consiglia quali siano i moduli Renishaw migliori da utilizzare per un corretto fissaggio e, grazie ai suoi evoluti algoritmi, produce un modello 3D del fissaggio in modo da metterlo a disposizione di MODUS2 per la programmazione del ciclo di controllo (offline/online).

Il software elabora ed importa il modello CAD della parte da ispezionare, in modo da consigliare l’orientamento e i dispositivi di fissaggio più adatti alla misura. L’intero set-up, insieme alla parte ispezionata, può quindi essere esportato in software di programmazione ispezione. FixtureBuilder supporta la maggior parte dei formati CAD, tra cui IGES, SAT e STEP.

Un modulo add-on traduttore è disponibile per Pro/E e CATIA.

FixtureBuilder ottimizza l’utilizzo dei sistemi di fissaggio Renishaw andando ad aggiungere un importante tassello nel miglioramento del processo produttivo.

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