Come ottimizzare i processi di trasformazione della plastica

La metrologia 3D nei processi di trasformazione della plastica è il tema trattato durante il Plastics Knowledge Day 2019, organizzato da GOM Italia presso il Museo Mille Miglia di Brescia. Nelle catene di processo del comparto plastica la metrologia 3D supporta e accelera molte fasi produttive: dalla determinazione del comportamento dei materiali alla costruzione degli stampi, al controllo di produzione in serie e alle analisi di trend.

di Giovanni Sensini

GOM Italia ha organizzato lo scorso giugno il Plastics Knowledge Day 2019, una giornata interamente dedicata ai processi di trasformazione della plastica, che ha riunito specialisti dell’industria delle materie plastiche ed esperti in metrologia ottica. L’evento, tenutosi presso il suggestivo Museo Mille Miglia di Brescia, ha visto la partecipazione di numerose aziende, favorendo quindi lo scambio di conoscenze ed esperienze. “Lo scopo di questo evento – ha sottolineato Silvia Nascimben, Sales Operations & Marketing di GOM Italia – è aiutare le aziende operanti nel comparto plastica a trovare le risposte alle problematiche relative al controllo qualità e a mostrare i nuovi sviluppi della metrologia 3D attraverso le nostre tecnologie e soluzioni”.
Nelle catene di processo di questo settore la metrologia 3D supporta e accelera molte fasi produttive: dalla determinazione del comportamento dei materiali alla costruzione degli stampi, al controllo di produzione in serie e alle analisi di trend.
Le esperienze sono state presentate in quattro modalità.
I momenti dedicati alle presentazioni all’inizio e alla fine della giornata si sono concentrate sull’introduzione alla digitalizzazione 3D per il controllo qualità e su argomenti avanzati, come il serraggio virtuale dei componenti. Le applicazioni pratiche, come l’analisi GD&T e l’utilizzo dei sistemi di misura ottica nella costruzione di stampi, sono state approfondite in quattro isole tecnologiche dedicate.
I tecnici GOM erano a disposizione per illustrare le funzioni e le caratteristiche del software GOM e gli ultimi sviluppi nella metrologia 3D attraverso esempi legati alla pratica quotidiana.

L’unione fa la forza
Gabriele Graziosi, Amministratore Delegato di GOM Italia, ha aperto la serie di presentazioni: “La più grande difficoltà che abbiamo incontrato nell’organizzare questo evento è stata tradurre la parola Knowledge. Di per sé la traduzione è sapere, conoscenza. Ma come è possibile trasmettere con una semplice parola tutto quello che vorremmo comunicare con l’evento odierno? Ci siamo resi conto che all’interno di Knowledge c’è una miriade di significati. Ed è per questo motivo che abbiamo voluto coinvolgere per questo evento una serie di partner specializzati in diversi ambiti della catena di produzione della trasformazione della plastica: EnginSoft, per l’analisi della catena delle tolleranze 3D; Prisma Tech, per la validazione del processo di simulazione attraverso il software Moldflow di Autodesk; Zwick Roell, per l’analisi del testing 3D; Overmach, per le tecnologie di prototipazione rapida”.
Le aziende partner erano infatti presenti nelle quattro isole tecnologiche che hanno permesso ai partecipanti, attraverso un tour guidato, di toccare con mano le tematiche discusse durante le presentazioni.

I processi di trasformazione della plastica
Il processo di sviluppo della plastica parte dalla scelta del materiale con cui realizzare l’oggetto, seguita dalla fase di progettazione dove si ha la possibilità di introdurre le tolleranze geometriche sul modello 3D. “Nonostante il progetto sia in 3D, spesso accade che per la fase di misura si passi il modello CAD in formato non nativo, ma standard; le quote vengono passate su una tavola bidimensionale creando un enorme dispendio di tempo e risorse, con grande complessità anche nell’interpretazione delle tavole 2D. Ci si trova nelle condizioni di passare non solo da un processo digitale a uno analogico, con l’introduzione di errori e problematiche, ma di fallire completamente l’interpretazione di quelli che sono i disegni bidimensionali”, ha affermato Graziosi.
Dopo la fase progettuale si passa alla simulazione e quindi alla possibilità di validare in anteprima il processo di stampaggio. Successivamente avviene la costruzione dello stampo e la produzione elettrodi, seguita dalle fasi di stampaggio, analisi statistica nonché analisi dell’assemblaggio e prove di carico allo scopo di validare il componente direttamente in produzione. “In tutti questi ambiti GOM è in grado di fornire una soluzione specifica”, ha sottolineato Graziosi.
Particolarmente interessanti sono state anche le successive presentazioni, ovvero le case history proposte da una serie di aziende per mostrare in concreto la validità delle soluzioni metrologiche proposte da GOM: TechPol, azienda di Morro D’Alba con quarant’anni di esperienza nella progettazione e nello stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici di componenti per impieghi nei settori automotive, elettrotecnico, fitness e altri ancora; Lovato Electric, azienda italiana produttrice di prodotti elettromeccanici, elettronici e software; Meccanostampi, azienda bellunese specializzata da oltre cinquant’anni anni nella progettazione, costruzione stampi e stampaggio di articoli tecnici in materiale plastico.

Risoluzione adatta a molteplici esigenze di misura
L’evento organizzato da GOM è stata l’occasione per illustrare gli ultimi sviluppi della metrologia 3D.
Un esempio è rappresentato da ATOS Compact Scan, un sistema di misura ottica per attrezzature, sistemi e componenti. Il sistema ATOS Compact Scan, che può essere utilizzato direttamente lungo il processo produttivo, rappresenta un primo approccio alla metrologia ottica. ATOS Compact Scan è uno scanner 3D portatile per la misurazione completa delle superfici e l’analisi dei pezzi fusi. “Oltre all’uso statico nella cella di misura – ha spiegato Graziosi – questo sistema è concepito anche per l’impiego mobile in loco. Invece di prelevare il componente dal processo in corso e trasportarlo fino alla cella di misura, il sensore spesso viene utilizzato direttamente nella linea di produzione o viene avvicinato al singolo oggetto da misurare”. Lo scanner 3D con kit di scansione portatile può essere trasportato in modo rapido e semplice fino all’oggetto di misura. Treppiede, pannello di calibrazione, volume di misura, cavo e tavola rotante stanno tutti in una sola valigetta.
ATOS Compact Scan è una soluzione leggera e compatta che fornisce all’utente svariate possibilità per la digitalizzazione e l’analisi 3D. Le aree di misura scalabili consentono una misurazione semplice di un’ampia varietà di componenti, dai pezzi piccoli fino agli stampi e ai sistemi di grandi dimensioni, come nel caso delle fonderie.
Grazie agli obiettivi della telecamera intercambiabili è possibile adattare il volume di misura all’operazione di misura e alle dimensioni dell’oggetto in pochi minuti.
Ciò significa che tutti gli oggetti, a partire dai componenti realizzati con microfusione a cera persa fino ai monoblocchi di grandi dimensioni, possono essere misurati con lo stesso sistema.
Grazie al tracking del tastatore GOM Touch Probe, il sistema ATOS Compact Scan combina la scansione ad alta risoluzione con la misurazione wireless manuale. Ciò consente una misurazione basata su punti di cavità profonde, fori e aree non accessibili con i sistemi di misura ottici per, ad esempio, il confronto diretto con i dati CAD.

Dallo stampo alla produzione in serie
Passiamo ora ad ATOS 5 e ATOS 5X, due sensori ad alta velocità della famiglia ATOS dotati della tecnologia Blue Light Equalizer, una fonte luminosa ultrapotente capace di acquisire volumi di misura di grandi dimensioni.
La fonte luminosa dell’ATOS 5 si basa sulla luce LED blu. ATOS 5X impiega il Laser Light Compressor integrato per generare una luce ultrabrillante durante il processo di scansione. Di conseguenza, entrambi i sistemi di misura ottengono dati altamente accurati in tempi di misurazione ridotti. L’elevata qualità dei dati così generati è particolarmente evidente nella nitidezza dei dettagli sui modelli 3D, ad esempio nella rappresentazione di piccoli dettagli come nervature, raggi ridotti e bordi risvoltati.
Le aree di misura ad hoc insieme all’elevata risoluzione consentono di ridurre il numero di misurazioni necessarie e quindi il tempo dedicato alla misura. Al contempo, è possibile configurare più facilmente le fixture, in quanto vengono acquisite superfici più grandi e sono necessari meno punti di riferimento. Durante la misurazione vengono raggiunti tempi di acquisizione di 0,2 s.
I sensori ATOS 5 e ATOS 5X comunicano con il pc tramite un trasferimento dati privo di interferenze grazie alla fibra ottica, operano indipendentemente dalle condizioni dell’ambiente circostante e grazie anche al monitoraggio continuo dello stato di calibrazione, è possibile utilizzarli durante la produzione in corso.

Per strutture interne e geometrie nascoste
Quando si tratta di componenti complessi dotati di strutture interne, molte procedure di misurazione presentano dei limiti. È per questo motivo che GOM ha sviluppato GOM CT, un tomografo computerizzato concepito appositamente per soddisfare le esigenze della metrologia industriale.
Il GOM CT fornisce dati di misura altamente precisi e ripetibili; produce mesh delle superfici complete con una risoluzione massima a fronte di volumi di misura particolarmente ridotti. Inoltre, il workflow per la misurazione e l’analisi è particolarmente semplice. Il sistema è in grado di scansionare oggetti trasparenti o componenti stampati a iniezione molto complessi con strutture interne non misurabili senza un metodo distruttivo. Tra le possibili applicazioni segnaliamo: analisi primo articolo, approvazione degli stampi o analisi dei componenti medicali.