Ti sei mai domandato quanto ti 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 concentrare le mia attenzione sulla problematica dell’abbattimento drastico degli scarti e dei tempi di produzione nelle fonderie.

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, hai un grosso dubbio da chiarire.

Lo stampo è stato progettato in maniera corretta o rischi di ridimensionare i tuoi margini di guadagno in continui ritocchi, rifacimenti, modifiche, prove stampo, campionature, test di finitura che potresti evitare nella maggior parte dei casi, portando all’infinito i tempi di realizzazione del tuo articolo in zama o in alluminio nuovo di zecca?

Affermo questo 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.

Sembrerebbe una cosa scontata ma, purtroppo, le due competenze che ti ho accennato, spesso, non si intrecciano, non si incontrano, non sono collegate tra loro.

Allora, cerchiamo di trovare un ponte che collega due competenze che necessariamente dovrebbero viaggiare parallele ma che, purtroppo, nella realtà, si muovono spesso su binari diversi.

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

Ad esempio, prova ad immaginare che lo stampo non sia correttamente accoppiabile alla pressa che hai scelto.

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 dovresti utilizzare?

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.

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 a rappezzare lo stampo improvvisando soluzioni che dal punto di vista tecnico e scientifico non hanno nulla di fondato, portando i tempi di realizzazione del tuo nuovo articolo all’infinito.

Prova a pensare, inoltre, se avessi realizzato un accoppiamento approssimato di tasselli sul portastampo.

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 ti pongo una domanda molto semplice.

Con quale criterio hai accoppiato i tasselli?

Ecco alcuni criteri di accoppiamento 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!

Le cose si complicano ulteriormente se ti trovi di fronte ad uno 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 grande quantità 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 campo di regolazione ottimale della pressa rischiando gravi problemi di non 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 portare ad una produzione fuori controllo, elevando improvvisamente la percentuale di scarto dei tuoi articoli, allungando decisamente i tempi di consegna del tuo prodotto.

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

Ecco un altro tipico errore nella progettazione di uno stampo: in prima istanza non vengono inseriti i 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.

Ricorda una cosa importantissima: 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.

Ti suggerisco di riflettere con attenzione a questa domanda.

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 gettare nell’immondizia buona parte delle fusioni che hai prodotto, raddoppiando, triplicando o quadruplicando i tempi di consegna del nuovo articolo che hai appena progettato.

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?

Semplicemente con il buon senso e utilizzando una tecnica di progetto e di analisi che ti consenta di ridurre ai minimi termini gli errori progettuali che ti ho accennato.

Se ti rendi conto di non avere le competenze tecniche per effettuare le analisi che ti ho elencato, è possibile effettuare un’attività di formazione che in brevissimo tempo è in grado di colmare le tue lacune.

Evita assolutamente i metodi e le soluzioni progettuali che ti ho appena accennato.

Applica anche tu un metodo certo per progettare gli stampi!

Impara a prevenire prima di curare!

Analizza a monte tutte le potenziali criticità dei tuoi stampi cercando di risolverle a tavolino, anziché affrontarle in seguito.

Utilizzare i soliti, vecchi e deleteri metodi di progettazione degli stampi non può portare molto lontano.

Ecco cosa potrebbe accadere.

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

-Effettueresti prove stampo lunghe e molto costose.

-I costi di produzione delle fusioni resterebbero elevati.

-Potenziali e molto costose non conformità potrebbero essere costantemente dietro l’angolo.

-I tempi di consegna dei tuoi prodotti sarebbero piuttosto lunghi.

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

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

-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 tempo e denaro per rincorrere e tamponare vistosi problemi.

-I tempi di consegna dei tuoi prodotti raggiungeranno un minimo storico.

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 anche tu come molte altre fonderie di zama e alluminio 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