Quanto costa realmente il rifacimento parziale o totale di uno stampo?

Questa domanda è veramente interessante.

Per scelta non mi sono mai messo a progettare stampi: le mie competenze abbracciano altre caratteristiche ed altre problematiche.

Sono sostanzialmente un ingegnere di processo, esperto di automazione industriale, di impianti, di sistemi di controllo automatici e ho conoscenze particolarmente ferrate nella gestione dei PLC, degli azionamenti industriali e dei programmi CNC.

Nonostante ciò, ho deciso di focalizzare tutti i miei sforzi per cercare di affrontare un problema mai risolto o affrontato seriamente da qualcuno, almeno nel campo della pressofusione.

Infatti ho da sempre cercato di focalizzare le mia attenzione sulla risoluzione dei problemi strategici del processo di pressofusione, con particolare riferimento agli impianti produttivi della fonderia.

Questa è da sempre stata la mia vera passione, la sfida della mia vita professionale, il punto di partenza di tutte le mie ricerche nell’ambito della pressofusione.

Non è una scelta banale: ecco per quale motivo.

Per essere realmente esperto del processo di pressofusione, devi avere acquisito nel tempo competenze di altissimo livello nel campo dell’idraulica, della termodinamica, della chimica, della meccanica, dell’automazione di processo, dell’elettronica industriale, della programmazione, e altro…

Attenzione: questo non significa essere tuttologi!

Intendo dire che ti devi specializzare in una cosa ben precisa, la devi analizzare con la massima attenzione sfruttando le competenze che ho accennato e devi trovare le soluzioni che nessuno è mai stato in grado di pensare, mettendole a disposizione di chi ne ha realmente bisogno.

Ad esempio, esistono varie aziende che si occupano di progettazione di stampi.

Esistono vari software che effettuano simulazioni di riempimento degli stampi.

Ma quando vai in fonderia, come fai a collegare tutto ciò che hai visto a tavolino in ufficio con le macchine che hanno il compito di riempire gli stampi che, magari, qualcun altro ti ha progettato?

Sei sicuro del lavoro che il progettista ha fatto a priori?

Hai scelto la macchina giusta per alloggiare lo stampo che stai per provare in fonderia?

Esiste un accoppiamento migliore di quello che hai scelto, sia per il rispetto del requisito qualitativo che ti sei posto, sia per minimizzare i costi di produzione dell’articolo che stai per stampare?

Ma, soprattutto…

…lo stampo è stato progettato in maniera corretta o rischi di bruciare tutti i tuoi margini di guadagno in continui ritocchi, rifacimenti, modifiche, prove stampo, campionature, test di finitura che potresti evitare nella maggior parte dei casi?

Faccio questa affermazione perché non è detto che chi ha progettato lo stampo abbia conoscenze tecniche importanti che consentano di ottimizzare l’iniezione della macchina.

Allora è importante avere ben chiari alcuni aspetti che abbraccino entrambe queste competenze: come si riempie in maniera ottimale uno stampo di pressofusione e come si ottimizza il funzionamento del gruppo iniezione di una pressa.

Oggi, purtroppo, le due competenze che ti ho accennato, spesso, non si intrecciano, non si incontrano, non sono collegate tra loro.

Proviamo, allora, ad affrontare insieme questo argomento, cercando di trovare un ponte che collega due competenze che necessariamente dovrebbero viaggiare parallele ma che, purtroppo, nella realtà, si muovono tra due binari molto distanti.

Cerchiamo di scoprire nel dettaglio quali errori e quali ingenuità progettuali di uno stampo possono mettere in crisi il gruppo iniezione di una macchina di pressofusione, anche di ultimissima generazione.

1 Stampo non accoppiabile alla macchina

Esiste una regola di buon senso che va applicata ogni volta che uno stampo deve essere progettato.

Dovresti porti una domanda semplice ma strategica.

A quale macchina deve essere accoppiato questo stampo?

Quale pistone di iniezione è montato su questa pressa?

Sembra una cosa banale ma non lo è affatto.

Ora ti spiego per quale ragione.

Molto spesso, chi progetta uno stampo si preoccupa solo di capire quale massa stampabile è in grado di sopportare la pressa in fonderia e, solo raramente, si domanda se l’area frontale della massa liquida è in grado di mettere in crisi la chiusura della pressa.

Purtroppo, questo è solo il punto di partenza.

Esistono anche altri interrogativi da porsi prima di iniziare a fresare lo stampo.

-Quale velocità di seconda fase dovrebbe avere il pistone di iniezione?

-Questa velocità è coerente con il diagramma PQ2 della pressa?

-Quale corsa totale di riempimento delle impronte deve effettuare il gruppo iniezione?

-Cosa potrebbe accadere di fonte a una corsa eccessiva per il gruppo iniezione della pressa?

-L’iniezione ha una risoluzione di regolazione della velocità e della corsa sufficiente per effettuare un profilo di iniezione che abbraccia perfettamente lo stampo?

-La forza di apertura che genera l’iniezione, è in grado di mettere in crisi la chiusura della macchina?

-Quale parte della stampata è in grado di mettere in crisi realmente la ginocchiera della macchina?

-Nel caso di uno stampo sbilanciato, quanto si riducono le prestazioni della chiusura se lo stampo non è perfettamente simmetrico rispetto alle colonne della macchina?

-Hai calcolato la temperatura ottimale alla quale lo stampo deve lavorare?

-Quale deve essere il punto di lavoro dell’accoppiamento macchina – pistone – stampo che garantisce la maggiore stabilità di processo (asintotica stabilità)?

Come vedi, sono molti gli aspetti da considerare a tavolino per non trovarsi con brutte sorprese in fonderia.

Quanti di questi parametri sei riuscito a verificare prima di iniziare a fresare lo stampo?

Attenzione: non voglio metterti in ansia o complicarti la vita, ma se vuoi evitare di rincorrere e risolvere problemi a cui non hai mai pensato, è meglio che ti poni alcune domande prima di mettere in produzione lo stampo che hai progettato.

In caso contrario, preparati ad effettuare numerose prove stampo.

2 Accoppiamento approssimato di tasselli

È molto frequente, per una questione di costi e per evitare di fare magazzino, dover produrre fusioni di differente natura inserendo tasselli di differenti componenti nel medesimo portastampo.

Per ottimizzare i costi va bene, ma esistono alcune problematiche da risolvere.

Ecco alcuni criteri di accoppiamento dei tasselli che potresti prendere in considerazione.

–Massa simile: più le impronte sono bilanciate, più il loro riempimento risulta essere uniforme.

–Tempo di riempimento simile: si tratta di impronte con spessore minimo molto simile.

–Velocità di attacco simili: la velocità di attacco dipende dalla massa che deve attraversare l’area di attacco del pezzo, dallo spessore minimo (cioè dal tempo di riempimento), dalla sezione di attacco, quindi è un parametro molto difficile da stabilizzare e da bilanciare.

–Area stampabile simile: pezzi di area stampabile simile potrebbero avere masse profondamente differenti, quindi sbilanciare pesantemente il riempimento delle impronte.

Quante volte ti capita di dover interrompere la produzione per dover cambiare un solo tassello dello stampo e ripartire in produzione?

Non aspettarti una regolazione coerente della pressa!

3 Stampo sbilanciato

Rappresenta la configurazione più difficile da riempire correttamente per il gruppo iniezione di una pressa.

Cosa intendo per stampo sbilanciato?

Si tratta di un oggetto, magari a multi impronta, nel quale i vari attacchi di colata vengono raggiunti in istanti temporali differenti.

Questo rappresenta un grande ostacolo per l’ottimizzazione del profilo di iniezione della pressa.

Per quale ragione?

Perché il pistone di iniezione della macchina è in grado di gestire un solo profilo di iniezione e, quindi, di gestire un solo tempo di riempimento (che, nel caso della multi impronta, potremmo definire medio).

Ovviamente, in uno stampo sbilanciato, non hai a disposizione un solo tempo di riempimento ma una matrice di tempi di riempimento differenti tra loro.

Per questa ragione, in questa configurazione di stampo, la tecnica di gestione del profilo di riempimento ideale della pressa diventa difficilissima da trovare.

In effetti, prima di montare lo stampo in macchina, dovresti calcolarti a tavolino tutti i singoli tempi di riempimento per trovare, quindi, il profilo di iniezione “ottimale” che li soddisfa tutti.

Logico, ma come?

Ti suggerisco di effettuare con precisione questo calcolo a tavolino e verificarlo, in un secondo momento, in fonderia, cioè di fronte alla pressa, con le curve di iniezione.

Effettuando questo calcolo potresti, addirittura, renderti conto che non esiste un profilo di iniezione ottimale in grado di soddisfare completamente la matrice di tempi di riempimento che hai dovuto calcolare a tavolino.

Oppure potresti scoprire che la matrice delle velocità di attacco che hai ottenuto è completamente fuori dal range di regolazione della pressa rischiando gravi problemi di con conformità dei pezzi o, nel caso peggiore, la distruzione dei tasselli dello stampo.

Tipicamente, in questo caso, si potrebbe delineare una situazione veramente problematica da gestire.

Ti ricordo che ogni potenziale criticità di sistema potrebbe portarti ad una produzione fuori controllo.

Quindi cosa potrebbe succedere, nel concreto?

Quali rischi potresti correre se non affronti queste problematiche con il dovuto anticipo?

Potrebbe succedere che, lavorando con alcuni parametri fuori controllo, potresti produrre pezzi scarti in alcuni casi e potresti essere costretto a rifare lo stampo distrutto dall’iniezione della pressa, in altri casi.

Ecco che, un errore di progetto dello stampo apparentemente innocuo, potrebbe essere irrisolvibile e non compensabile da alcuna macchina, anche di ultimissima generazione.

4 Stampo privo di fagioli

Potrebbe sembrare un piccola ingenuità progettuale, un modo per mandare subito in produzione lo stampo (accorciando i tempi di consegna dei primi pezzi) e risolvere successivamente gli eventuali problemi qualitativi che potrebbero presentarsi nelle zone che necessiterebbero di essere ripulite.

Nulla di ciò potrebbe far pensare a un clamoroso errore di progettazione dello stampo.

Quindi, effettui il progetto di tutta la parte “nobile”, ossia quella che deve realizzare in conformità i pezzi da consegnare, magari curandola nei minimi dettagli, ed eviti di progettare i fagioli.

Perché in genere si procede in questo modo?

-Il fagiolo è una parte non recuperabile e deve essere scartata producendo un costo inutile da assorbire (se puoi evitare di metterlo…).

-Non sai esattamente dove si concentreranno le principali problematiche della fusione, che il fagiolo ti dovrebbe correggere in qualche modo, quindi prima provi lo stampo in macchina e, solo in un secondo momento, li realizzi in base ai problemi che pensi di dover risolvere.

-Non sai a priori quale massa devi associare a ciascun fagiolo e cerchi di intuirlo in fase di campionatura.

In realtà, molti procedono in questo modo.

Ma c’è un problema inaspettato!

Se aggiungi i fagioli in un secondo momento, rischi di squilibrare il progetto dello stampo che hai realizzato.

Quante volte capita, soprattutto nel campo della minuteria, che i fagioli assumano una massa simile o paragonabile a quella delle impronte?

Ma non finisce qui!

Potrebbe capitare che hai progettato uno stampo che sia in ottimo equilibrio per un determinato sistema macchina – pistone.

Magari questo stampo è privo di fagioli.

Nel momento in cui aggiungi i fagioli alla tua stampata, aumenti l’area frontale del getto e, di conseguenza, anche la forza di apertura che lo stampo genera sulla ginocchiera della macchina.

Se sei già al limite con la chiusura durante la fase di progetto, rischi di mettere in crisi la ginocchiera della macchina aggiungendo di seguito i fagioli.

Ma non siamo ancora arrivati alla fine delle conseguenze.

Con quale area di attacco deve entrare il materiale nei fagioli?

Quasi mai, durante la campionatura, ci si ferma a fare questi calcoli, perché lo stampo deve andare in produzione il più presto possibile.

Poi arrivano le sorprese che ti fanno scartare buona parte delle fusioni che hai prodotto: compaiono improvvisamente bolle, buchi sugli attacchi di colata in entrata ed in uscita dal pezzo, ecc…

Attenzione.

Quelle che ti ho elencato, potrebbero essere cause potenziali di una non conformità di produzione che potrebbe costringerti a continui rifacimenti dello stampo.

È ovvio che in fonderia non esistono certezze.

Monitorare e controllare tutti gli aspetti che potenzialmente potrebbero portare in deriva il processo è fondamentale.

Ma tutto ciò deve essere fatto a tavolino, non quando lo stampo è arrivato in fonderia.

In quel momento non hai più margini di azione concreti sui parametri di processo.

Come puoi evitare, quindi, di fare continui ritocchi, lifting, sistemazioni, rifacimenti, prove di stampi che non ne vogliono sapere di produrre pezzi perfettamente conformi e di elevato standard qualitativo?

Cura con attenzione gli aspetti che ti ho elencato.

Se hai bisogno di essere seguito, supportato nella tua analisi, non ci sono problemi: questo è esattamente il mio lavoro.

Ricorda sempre di utilizzare al massimo livello la tecnologia di cui disponi.

Solo in quel momento sarai pronto per ampliare gli orizzonti e gli investimenti, perché il resto lo hai già stabilizzato e lo stai utilizzando al meglio.

Usa un metodo certo per progettare, regolare e monitorare il processo in fonderia.

Applica anche tu un metodo certo per progettare gli stampi una volta per tutte!

Impara a prevenire prima di curare!

Analizza a monte tutte le potenziali criticità dei tuoi stampi cercando di risolverle a tavolino, prima di iniziare a fare trucioli sulla fresa che li produce!

Viceversa, vecchi improvvisati metodi per campionare gli stampi possono creare una montagna di problemi!

Ecco cosa potrebbe accadere continuando ad utilizzarli:

-Realizzeresti stampi da testare pericolosamente in fonderia, quando è troppo tardi.

-Saresti nuovamente in balia di scelte discutibili di accoppiamento macchina – pistone – stampo.

-Non riusciresti ad ottimizzare i costi di produzione delle fusioni.

-Le tue prove stampo sarebbero infinite e molto costose.

Ecco gli importanti risultati che otterrai nella tua fonderia se ti affidi al metodo di lavoro giusto.

-Potrai aumentare il tuo fatturato riducendo le ore di lavoro effettive di progettazione degli stampi.

-Di conseguenza, ridurrai drasticamente i costi legati alle tue inefficienze.

-Potrai abbattere drasticamente gli scarti dovuti alle inefficienze degli stampi.

-Aumenterà il rendimento complessivo dei tuoi impianti.

-Risparmierai molto denaro per rincorrere e tamponare i soliti problemi alle fusioni.

Finalmente anche tu potrai disporre di stampi perfettamente progettati e pronti per produrre le migliori fusioni per i tuoi clienti, direttamente alla prima prova in fonderia.

Allora, vuoi scoprire come molte altre fonderie stanno brillantemente affrontando e risolvendo quotidianamente i loro problemi di lavoro con un metodo scientifico certo?

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Roberto Camerin

L’esperto del processo di pressofusione