Sono perfettamente d’accordo con te: zama e alluminio hanno pochissimi lati in comune.

Le differenze tra i due processi produttivi sono realmente abissali: gli impianti completamente differenti, così come il comportamento termico e fluidodinamico, le criticità di sistema, gli stampi stessi, i tempi ciclo tipici del processo, il tipo di distaccante, le temperature di esercizio degli stampi, ecc…

Eppure, nel corso della fiera, questa domanda mi è stata rivolta molto spesso.

In effetti, ciò che fa la differenza è il metodo di calcolo dei parametri di processo, il metodo di regolazione degli impianti che sfrutta il feedback delle curve di iniezione e, per finire, il metodo di monitoraggio nel tempo dei parametri di processo per mantenere le performance e le regolazioni delle presse costanti nel tempo.

Con questa premessa, semplicemente utilizzando formule, leggi termodinamiche o fluidodinamiche, proprietà chimiche o meccaniche opportunamente calibrate sul tipo di materiale o di processo di pressofusione che si sta cercando di progettare, regolare o monitorare, è possibile ottenere risultati eccezionali.

Ti ricordo che il Metodo Scarto Zero ha semplicemente il compito e lo scopo principale di raggiungere alcuni target, alcuni obiettivi che desidero ricordarti di seguito.

Come ridurre gli scarti?

Come ridurre i costi di produzione?

Come ridurre il costo pezzo?

Come ridurre drasticamente le prove stampo?

Come stabilizzare un processo instabile per definizione?

Come produrre più velocemente?

Come produrre in qualità senza complicare la gestione della fonderia?

Come aumentare il fatturato senza acquistare nuovi impianti?

Ecco le risposte.

-Ridurre gli scarti – quante volte capita di produrre una campionatura a basso scarto (esempio 1:1,5 %) e compiere un disastro durante la produzione finale?

-Ridurre i costi di produzione – ciò che non si butta si vende, produce fatturato!

-Ridurre il costo pezzo – il costo delle inefficienze dovute agli scarti va a beneficio del costo pezzo. Consideriamo l’intera catena produttiva: fusione, vibrofinitura, pulimentatura, lucidatura, galvanica, verniciatura, ecc… Se ci si accorge all’ultimo processo che la fonderia ha prodotto pezzi scarti?

-Ridurre le prove stampo – prevenire è meglio che curare. Un processo ben progettato consente di ridurre le prove stampo.

Quante prove stampo si eseguono in media prima di mandare uno stampo in produzione definitivamente?

Quanto tempo dura una prova stampo?

Quanto costa?

-Stabilizzare il processo – la tecnologia degli impianti permette oggi di misurare le variabili di processo con una buona precisione.

Vengono utilizzati i parametri della macchina (curve di iniezione, software del controllo qualità, ecc…) per controllare e monitorare nel tempo i parametri dello stampo?

In caso negativo, come possiamo pensare di aver regolato correttamente il processo?

-Produrre più velocemente – produrre 100.000 pezzi per essere sicuri di consegnarne 50.000!

Non è meglio produrne 50.500 e lasciare l’impianto libero per produrre altri articoli?

-Produrre in qualità senza complicare la vita alla fonderia – fino ad oggi molti hanno pensato che qualità e produttività sono in contrapposizione!

Non è vero!

Pensiamo al tempo che evitiamo di buttare producendo scarti. Inoltre oggi esistono oggetti di uso quotidiano, quali smartphone e tablet, che possono essere utilizzati per aiutare il personale di fonderia a regolare il processo senza perdere tempo e senza complicarsi l’esistenza.

-Aumentare il fatturato senza acquistare nuovi impianti – migliorare l’efficienza riducendo gli scarti permette di aumentare la produzione, quindi il fatturato.

Quindi, preparati, tra poco, ad analizzare insieme a me un esempio di comparazione di un articolo progettato e realizzato con due stampi differenti da un mio cliente con entrambe le leghe: sarai estremamente sorpreso dal risultato finale e dai risultati che ti regalerò in esclusiva.

Prima di iniziare, desidero metterti al riparo da osservazioni inopportune che ti possono arrivare da presunti esperti di pressofusione, perfetti tuttologi di settore che dicono di conoscere nel dettaglio tutto cià che riguarda il processo, gli stampi, la fonderia, la magia nera o gli esorcismi di fonderia che faranno funzionare i tuoi stampi più cattivi e cocciuti.

Io stesso non voglio assolutamente essere confuso per il tuttologo di settore: parlo sempre di tre aspetti vitali per la buona riuscita dei tuoi pezzi in fonderia: progetto, regolazione e monitoraggio.

Purtroppo, questo tipo di considerazioni non ti potrà essere fornito da tutti coloro che frequentano la tua fonderia identificandosi come veri esperti del processo di pressofusione.

Io stesso sono ingegnere elettronico, specializzato in automazione di processo e ho dovuto scovare queste informazioni nei luoghi più remoti, provandole sul campo per validarle e considerarle attendibili a tutti gli effetti.

Nel corso del tempo ho dovuto necessariamente incrementare le mie conoscenze di processo per riuscire a risolvere i problemi che perseguitano da anni le fonderie.

Naturalmente, nel corso delle mie ricerche in pressofusione, ho dovuto effettuare numerosi esperimenti per collegare la fonderia ai relativi numeri legati all’analisi scientifica del processo.

Allora, analizziamo insieme i dati che sto per presentarti e inizia a sorprenderti: ecco le risposte che stai cercando da molto tempo.

Per mettere un po’ di ordine nella tua mente, come ti ho anticipato, voglio regalarti alcune considerazioni, nate da una prova che ho effettuato presso un mio cliente, che ha deciso di realizzare un articolo sia in zama che in alluminio (ha costruito uno stampo per zama a 2 impronte e uno stampo per alluminio a 4 impronte).

Il confronto dei risultati ha dato indicazioni decisamente interessanti: ti invito a condividerle con me.

Come accennato, ci siamo occupati dell’analisi a tavolino di 2 stampi realizzati in alluminio (4 impronte) e zama (2 impronte) relativi al medesimo articolo.

Abbiamo effettuato il calcolo dei parametri di iniezione da inserire in macchina, con l’obiettivo di trovare i migliori parametri di processo relativamente allo stampo progettato in alluminio e al medesimo stampo progettato in zama per compiere una analisi comparativa dei parametri di processo ricavati per i due stampi in esame, una analisi tecnico economica del risultato ottenuto e, per finire, una analisi dettagliata relativa alla cadenza produttiva degli impianti che stampano gli articoli in oggetto.

Abbiamo anche cercato di capire dove sono concentrate le eventuali criticità di processo e di utilizzo degli stampi montati in macchina.

A partire da questo momento, per semplicità di trattazione, chiamerò AL l’articolo in alluminio e ZN l’articolo in zama.

L’analisi a tavolino dei parametri ha evidenziato alcune caratteristiche progettuali degli stampi interessanti, che relaziono di seguito.

Masse

Il rapporto di massa tra le impronte è pari a 2,7 (i pezzi, quindi, presentano lievi differenze tra loro).

Puntalino

Nel caso dell’articolo ZN viene suggerito un puntalino equivalente diametro 10 mm (il valore preciso calcolato è pari a 9,44 mm).

Tempo di riempimento

Nel caso dell’articolo ZN viene suggerito un tempo di riempimento pari a 41,44 ms.

Si tratta del tempo calcolato dall’algoritmo Nadca, che viene confrontato con altri tempi di riempimento: il metodo tabellare (90 ms), la formula per alta finitura (34 ms) e la formula per bassa finitura (44,50 ms), che, infatti diventa il nostro standard di confronto (il pezzo non richiede finiture particolarmente critiche).

Si nota che ad un tempo di riempimento di 41,44 ms corrisponde una velocità di attacco pari a 56,49 m/s (rappresenta un buon valore).

Nel caso dell’articolo AL, invece, viene suggerito un tempo di riempimento pari a 28,30 ms.

Si tratta del tempo calcolato dall’algoritmo Nadca, che viene confrontato con altri tempi di riempimento: il metodo tabellare (37,22 ms), la formula Ulmer che si dimostra particolarmente imprecisa (64,00 ms) e la formula Rearwin, anch’essa particolarmente imprecisa (68,00 ms).

Si nota che ad un tempo di riempimento di 28,30 ms corrisponde una velocità di attacco pari a 40,67 m/s (rappresenta un ottimo valore).

Corsa di seconda fase

Nel caso dell’articolo ZN viene calcolata una corsa di seconda fase di ben 35,44 mm, nell’ipotesi di stampare con una pressa da 250 ton, con un pistone da 70mm di diametro: questo parametro dimostra di essere eccessivo per rispettare il tempo di riempimento che abbiamo a priori calcolato.

Nel caso dell’articolo AL viene calcolata una corsa di seconda fase di ben 89,61 mm, nell’ipotesi di stampare con una pressa da 560 ton, con un pistone da 60mm di diametro: anche questo parametro dimostra di essere eccessivo per rispettare il tempo di riempimento che abbiamo a priori calcolato.

Fino a questo punto nulla di strano: i primi veri problemi iniziano nel corso della scelta dei migliori impianti produttivi per stampare questi pezzi.

Nel caso del pezzo ZN, i calcoli hanno portato verso la scelta di 2 soluzioni: HC280 e HC400, entrambe con il pistone da 75mm.

Ecco per quale ragione

–      Pressione specifica sul metallo dinamica (ovvero, alla velocità di seconda fase del pistone) pari a 335 Kg/cm2 nel caso della  HC400 e 302 Kg/cm2 nel caso della HC280 (il valore calcolato in fase di progettazione era 250 Kg/cm2).

–      Corsa di seconda fase pari a 30,9 mm per entrambe le macchine (il valore ottimale sarebbe di circa 26mm per riuscire a rispettare correttamente il tempo di riempimento calcolato).

–      Velocità di seconda fase pari a 1,12 m/s per entrambe le macchine (il valore ottimale dovrebbe essere compreso tra 1 e 2,5 m/s per riuscire a generare un profilo di iniezione della pressa coerente).

–      Forza di apertura massima generata dall’iniezione pari a 174,32 ton nel caso della  HC400 e 158,20 ton nel caso della HC280 (il valore calcolato non deve eccedere la forza di chiusura della pressa).

Nel caso del pezzo AL, le soluzioni calcolate (TF800 con il pistone da 65, 70 e 75 mm e CF900 con il pistone da 80mm) sono legate all’incrocio dei seguenti parametri.

–      Pressione specifica sul metallo dinamica (ovvero, alla velocità di seconda fase del pistone) pari a 419,16 Kg/cm2 nel caso della  CF900 e, rispettivamente, 455,75 Kg/cm2 (pistone da 65mm), 412,91 Kg/cm2 (pistone da 70mm) e 373,10 Kg/cm2 (pistone da 75mm) nel caso della TF800 (il valore calcolato in fase di progettazione era 300 Kg/cm2).

–      Corsa di seconda fase pari a 50 mm nel caso della  CF900 (il valore ottimale sarebbe di circa 70mm per riuscire a rispettare correttamente il tempo di riempimento calcolato) e, rispettivamente, 76mm (pistone da 65mm), 66mm (pistone da 70mm) e 57mm (pistone da 75mm) nel caso della TF800 (il valore ottimale sarebbe di circa 60mm per riuscire a rispettare correttamente il tempo di riempimento calcolato).

–      Velocità di seconda fase pari a 2,67 m/s nel caso della  CF900 e, rispettivamente, 4,05 m/s (pistone da 65mm), 3,49 m/s (pistone da 70mm) e 3,04 m/s (pistone da 75mm) nel caso della TF800 (il valore ottimale dovrebbe essere compreso tra 2 e 5 m/s per riuscire a generare un profilo di iniezione della pressa coerente).

–      Forza di apertura massima generata dall’iniezione pari a 448,50 ton nel caso della  CF900 e, rispettivamente, 502,38 ton (pistone da 65mm), 434,35 ton (pistone da 70mm) e 378,57 ton (pistone da 75mm) nel caso della TF800 (anche in questo caso, il valore calcolato non deve eccedere la forza di chiusura della pressa).

Ti faccio notare che il cliente dispone della seguente tecnologia (come soluzioni tecniche più vicine a quelle calcolate): CZ250 con pistone da 70mm per il pezzo ZN e PFO560 con pistone da 60mm per il pezzo AL.

Analisi del costo pezzo

È particolarmente interessante il dato presentato da questo tipo di analisi.

Innanzitutto abbiamo eseguito il calcolo relativo al solo costo di trasformazione (dal lingotto alla fusione), senza considerare l’incidenza della materia prima sul prodotto finito.

Nel caso del pezzo ZN, considerando la soluzione che attualmente il cliente sta utilizzando in fonderia (CZ250 con pistone da 70mm) è uscita questa soluzione: il costo di trasformazione del singolo pezzo è pari a € 0,024 (ricordo che stiamo parlando di uno stampo a 2 impronte).

Nel caso del pezzo AL, invece, considerando la soluzione che attualmente sta utilizzando il cliente in fonderia (PFO560 con pistone da 60mm) è uscita questa soluzione: il costo di trasformazione del singolo pezzo è pari a € 0,022 (ricordo che stiamo parlando di uno stampo a 4 impronte).

È particolarmente interessante notare che la differenza di costo di trasformazione del singolo pezzo (non considerando l’incidenza della materia prima e il fatto che lo stampo in alluminio è a 4 impronte mentre lo stampo in zama è a sole 2 impronte) è praticamente nulla (€ 0,002).

La situazione cambia radicalmente se consideriamo il calcolo relativo al solo costo di trasformazione (dal lingotto alla fusione), considerando anche l’incidenza della materia prima sul prodotto finito.

Nel caso dell’articolo ZN abbiamo considerato i seguenti parametri: costo unitario della materia prima pari a 2,7 €/Kg e percentuale di rifusione della materozza pari a 10%.

Nel caso dell’articolo AL abbiamo considerato i seguenti parametri: costo unitario della materia prima pari a 1,8 €/Kg e percentuale di rifusione della materozza pari a 30%.

Ebbene, nel caso dell’articolo ZN abbiamo ottenuto un costo di trasformazione del singolo pezzo pari a € 1,458, mentre nel caso dell’articolo AL abbiamo ottenuto un costo di trasformazione del singolo pezzo pari a € 0,571, con una differenza di costo di trasformazione del singolo pezzo (considerando anche l’incidenza della materia prima e il fatto che lo stampo in alluminio è a 4 impronte mentre lo stampo in zama è a sole 2 impronte) pari a ben € 0,887 a netto vantaggio del pezzo AL.

Cadenza produttiva degli impianti

Anche in questo caso il confronto ottenuto è decisamente interessante.

Nel caso del pezzo ZN, considerando la soluzione attualmente utilizzata dal cliente (CZ250 con pistone da 70mm) abbiamo ottenuto una cadenza produttiva dopo 1 anno di lavoro pari a 811.113 pezzi (ricordo che stiamo parlando di uno stampo a 2 impronte), o 8.111.125 pezzi dopo 10 anni di produzione (impianto saturato al 25%), contro il pezzo AL (PFO560 con pistone da 60mm) dove la cadenza produttiva dopo 1 anno è pari a 1.054.960 pezzi (ricordo che stiamo parlando di uno stampo a 4 impronte), o 10.549.600 pezzi in 10 anni, risultando l’impianto saturato al 28%.

In conclusione, per avere un impianto per l’alluminio efficiente al pari di quello della zama, il cliente ha quasi dovuto raddoppiare le impronte, pur mantenendo il vantaggio economico del costo pezzo a parità di impronte.

Cosa ne pensi?

Sei ancora convinto che il Metodo Scarto Zero sia adatto per analizzare solo pezzi in zama?

Finalmente sei riuscito a capire per quale ragione è importante non dare credito a quello che dicono i tuttologi presunti super esperti di settore?

Questo esempio è emblematico e ti dimostra molto rapidamente come i dettagli possano fare la differenza nella tua fonderia.

Ti prego di focalizzare la tua attenzione su tecniche di analisi del processo scientificamente provate, con lo scopo di arrivare a un punto di equilibrio della fonderia stabile e imperturbabile nel tempo.

Concentrati sull’ottimizzazione del processo, studia e applica il primo metodo certo per abbattere gli scarti nel processo di pressofusione che si appoggia su regole matematiche certe.

Evita in maniera assoluta i soliti metodi improvvisati per regolare le tue presse in fonderia, nati dal confronto con fornitori con soluzioni improvvisate, assurde e inefficienti.

Oggi non puoi permetterti di avere il processo fuori controllo!

Seleziona con la massima attenzione chi deve frequetare la tua fonderia, lasciando fuori dai cancelli della tua azienda tuttologi, teorici o presunti esperti di settore senza idee sensate: oramai siamo nel terzo millennio e nel pieno della rivoluzione portata dal piano industria 4.0.

Purtroppo, se vuoi fare queste considerazioni in maniera corretta, devi avere la materia “pressofusione” perfettamente chiara e sotto controllo.

Non puoi pensare di delegare queste supposizioni a persone che non sono perfettamente preparate.

Quanto ti sono costate fino ad oggi le tue inefficienze?

Per arrivare a queste conclusioni, devi aver affrontato le problematiche di regolazione del processo direttamente sul campo, in fonderia, dove si accumulano tutti i problemi, dove non puoi avere margini di errore, dove non puoi più improvvisare per regolare gli impianti di ultima generazione, dove le non conformità di processo che potesti ricevere dal tuo cliente migliore si rivelerebbero come boomerang devastante.

Basta essere in balia delle inutili soluzioni che non ti hanno portato alcun vantaggio in passato!

Dietro l’angolo, invece, c’è chi ti può aiutare ad analizzare e controllare il processo di pressofusione con regole matematiche certe, testate e provate in tante fonderie con ottimi risultati.

Ecco come devono essere analizzati i problemi che ti ho esposto puntando sempre all’eccellenza produttiva della tua fonderia.

Con l’analisi, la conoscenza, la competenza e con un approccio matematico che, associato alla tua esperienza, può fare la vera differenza nella tua fonderia, all’interno dei tuoi stampi, nella  scelta ottimale delle tue presse, nella scelta dei migliori parametri di lavoro, nel monitoraggio della tua produzione.

Strategie di analisi scientifiche e deterministiche ti porteranno sempre alla scelta della migliore lega in commercio.

La corretta lettura e la corretta interpretazione delle le curve di iniezione della macchina ti aiuteranno a capire quale parte della stampata sta mettendo in crisi il tuo processo produttivo.

La matematica, unita alla tua esperienza, ti aiuterà a trovare sempre le migliori soluzioni tecniche, in questo modo portai capire dove sono realmente focalizzati i limiti e i problemi dei reparti produttivi strategici della tua azienda.

Le curve di iniezione dei tuoi impianti saranno il radar che ti permetterà di misurate tutte le performance dello stampo che hai appena progettato.

Se, per qualsiasi ragione, vorrai continuare ad appoggiarti a chi continua inesorabilmente ad analizzare il tuo processo produttivo senza riscontri scientifici precisi, con i vecchi e deleteri 5 sensi, purtroppo, ho già terminato il mio lavoro.

Ecco cosa può capitare rivolgendoti a chi non ha le idee molto chiare riguardo il processo di pressofusione:

-Continuerai a utilizzare materia prima di scarsa qualità, costosa ed estremamente inadatta alle tue applicazioni.

-Non potrà mai decollare la tua produttività.

-Anche gli scarti di produzione non potranno calare vistosamente in queste condizioni di lavoro.

-I tuoi costi di produzione saranno sempre troppo elevati.

-I tuoi margini di investimento non torneranno mai ai livelli degli anni migliori.

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

-Eviterai di buttare grandi quantità di pezzi nell’immondizia.

-Finalmente, lavorando con leghe corrette e adatte perfettamente alle tue applicazioni, ridurrai drasticamente le non conformità dei tuoi clienti.

-Sarai in grado di scegliere alla perfezione gli impianti che dovranno alloggiare i tuoi nuovi stampi.

-I problemi di qualità delle tue fusioni saranno un amarissimo ricordo.

-Risparmierai montagne di soldi lavorando con impianti correttamente dimensionati e velocissimi.

-I tuoi tempi di consegna si abbatteranno drasticamente.

Ti ho appena svelato il segreto per tornare ad avere i margini di guadagno di una volta!

Allora, vuoi sostituire i soliti fornitori con soluzioni improvvisate con un metodo certo per abbattere gli scarti nella tua fonderia?

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Roberto Camerin

L’esperto del processo di pressofusione zama