Sotto i riflettori: automazione

Oltre venti centri di lavoro erano impegnati nello svolgimento di lavorazioni e prove pratiche durante la scorsa edizione dell’open house Hermle. Da segnalare il nuovo sistema robotizzato modulare RS 05-2. Con un ingombro di appena 2 m2, il sistema è estremamente compatto e, in base all’applicazione specifica, può essere dotato dei più svariati moduli magazzini.

di Adriano Moroni

Numerose aziende provenienti da tutto il mondo hanno partecipato alla consueta open house annuale Hermle, tenutasi presso il proprio centro tecnologico a Gosheim, in Germania. L’Italia, insieme a Svizzera e Repubblica Ceca, è stata tra i paesi, dopo la Germania, con il maggior numero di presenze.
Durante i quattro giorni di manifestazione, il costruttore tedesco ha messo in mostra oltre venti modelli a cinque assi, sui quali erano visibili lavorazioni specifiche di vari settori applicativi: stampi, meccanica generale, aerospaziale, energia, medicale e altro ancora.
Due prove di lavorazione hanno attirato l’attenzione dei visitatori: la prima ha riguardato la realizzazione del toro di Wall Street, una riproduzione della scultura in bronzo realizzata dall’artista italiano naturalizzato statunitense Arturo Di Modica e collocata presso il Bowling Green Park, nel quartiere della borsa di New a Wall Street; la seconda la realizzazione dell’orso “Ben”.
Nel gergo dei mercati finanziari, l’orso rappresenta le fasi di calo dei prezzi mentre il toro incarna la fase di rialzo.
Il toro “Fritz” è stato fresato completamente su un centro di lavoro a 5 assi C 650 da un blocco di alluminio (dimensioni 860x480x530 mm con un peso di 600 kg). La sfida di questa complessa lavorazione simultanea su 5 assi è stata quella di ruotare il pezzo grezzo nello spazio di lavoro del C 650 (1.050x900x600 mm) su due assi (diametro di interferenza massimo 1.100 mm), di orientarlo senza collisione (campo di basculamento ±115°) e di lavorarlo. Proprio la considerazione delle possibilità di collisione assieme alla dinamica e alla strategia di fresatura presuppone delle complesse conoscenze specialistiche e buone conoscenze di programmazione da parte dell’operatore. Dopo la lavorazione, il toro finito ha un peso di 109 kg, cosa che ha implicato un volume di raccolta trucioli di 3,5 m3 e una durata di 35 ore.
L’orso è stato fresato completamente su un centro di lavoro a 5 assi C 42 da un blocco di POM nero (dimensioni 400x150x230 mm). Il poliossimetilene, abbreviato POM, è un materiale termoplastico ad alto peso molecolare. Grazie alla sua elevata rigidità, al suo ridotto coefficiente di attrito, all’ottima stabilità dimensionale e alla stabilità termica viene utilizzato come plastica tecnica, soprattutto per pezzi di precisione. L’orso è stato programmato con il sistema hyperMILL® di Open Mind e la struttura si basa su un modello STL che crea un profilo 3D partendo da molte superfici triangolari.

Sistema robotizzato compatto di seconda generazione
Leitmotiv durante l’open house di quest’anno è stato l’automazione, alla quale Hermle ha dedicato particolare spazio con dispositivi cambio pallet, sistemi di movimentazione, robot, sistemi di produzione flessibile, tecnica di alimentazione, soluzioni chiavi in mano, magazzino pezzi, mezzi di serraggio e così via.
“Nella Divisione dedicata all’automazione i visitatori possono vedere numerose celle robotizzate in fase di assemblaggio, indice di una forte richiesta da parte del mercato”, spiega Daniele Bologna, Technical Sales Engineer di Hermle Italia. “Anche nel nostro Paese è cresciuto l’interesse verso i sistemi di automazione; oltre il 25% delle macchine vendute sono infatti equipaggiate con sistemi di pallettizzazione”.
In open house il costruttore tedesco ha presentato in anteprima la seconda generazione del sistema robotizzato compatto RS 05, il nuovo RS 05-2. “Da quando il primo sistema robotizzato compatto è stato sviluppato da Hermle-Leibinger Systemtechnik GmbH, una società di Hermle, la variabilità e le esigenze dei clienti sono aumentate in misura esponenziale”, afferma Bologna. “Di conseguenza, il sistema robotizzato RS 05 è stato perfezionato non solo per adattarlo a modelli macchina aggiuntivi, ma anche per rispondere alla richiesta di personalizzazioni del magazzino. Numerose installazioni dimostrano il successo di questa soluzione per l’automazione che permette di lavorare pezzi fino a 10 kg di peso”.
La seconda generazione dell’RS 05 ora può essere adattata frontalmente (C 250, C 400 e C 32) o anche lateralmente (C 12 e C 22) ai centri di lavoro Hermle. Con un ingombro di appena 2 m2, il sistema robotizzato è estremamente compatto e, in base all’applicazione specifica, può essere dotato dei più svariati moduli magazzini. Per esempio viene proposto con matrice semplice, magazzino con cinque cassetti telescopici e ripiano per matrici, magazzino pallet o anche come sistema Kanban. La modularità si pone al primo posto in assoluto. Grazie a un accesso ottimizzato per l’operatore, è possibile raggiungere tanto la zona di lavoro quanto il magazzino per compiere lavori manuali di regolazione o prova. Il robot può eseguire il cambio di pezzi grezzi/lavorati e anche pallet fino a 10 kg di peso. Esso viene utilizzato anche per la movimentazione delle matrici da e nei vari magazzini in quanto con un dispositivo di spinta e trazione, adattato alla pinza, estrae le matrici dal magazzino o le reinserisce. Infine, il robot può essere dotato di una pinza semplice o doppia e possiede anche un’unità di soffiaggio aggiuntiva per la pulizia del dispositivo di serraggio.

Software di automazione
Il nuovo sistema RS 05-2 è disponibile con il software di automazione HACS di Hermle. “L’HACS viene utilizzato con successo già da molto tempo nei sistemi di cambio pallet e handling, così come negli impianti robotizzati di Hermle”, sottolinea Bologna.
Un quadro di comando aggiuntivo orientabile è stato adattato al posto di attrezzaggio. L’interfaccia utente semplice e intuitiva, comandabile mediante “drag & drop”, facilita l’impiego quotidiano nella produzione. L’operatore ha in ogni momento una panoramica dei compiti ancora da svolgere. Ciò garantisce una produzione il più possibile priva di inconvenienti. La struttura chiara e semplice del sistema aiuta a evitare di commettere errori.
Il sistema HACS è pienamente integrato nel suo ambiente di lavoro. Il software intuitivo fornisce in un solo colpo d’occhio tutti i dati rilevanti, sia nel posto di attrezzaggio sia sull’unità di comando della macchina: per esempio panoramica del sistema, piani di lavoro, pallet, diagramma di flusso, compiti e tabella utensili. Tutti i nuovi pezzi preparati vengono inseriti automaticamente nel diagramma di flusso. Attraverso la definizione di ordini è possibile influenzare in qualsiasi momento la priorità e la sequenza di lavorazione.
Con la GRP (abbreviazione di interfaccia grafica per la programmazione dei robot), i più svariati tipi di pezzi grezzi vengono posizionati sulle matrici con semplici valori di interassi in modo da ottimizzare gli spazi. Grazie alla GRP integrata nello SmartPad a sfioramento, anche le procedure dei robot e l’inserimento dei pezzi nel rispettivo dispositivo di serraggio della macchina sono eseguiti con grande rapidità sulla base dei requisiti specifici.
La nuova sfida digitale
Digitalizzazione e Industria 4.0 sono sempre più al centro delle aziende manifatturiere.
Con numerosi strumenti propri come i moduli digitali, la nuova e intuitiva interfaccia operativa “Navigator” o lo schermo Home, con il quale l’operatore può creare la propria interfaccia utente, Hermle affronta la sfida digitale. “Con Digital Production, Digital Operation e Digital Service offriamo un pacchetto comprensivo di moduli digitali per dare ai nostri centri di lavoro strumenti per raggiungere una maggiore produttività, facilità d’uso ed efficienza: gestione ordini intelligente e processi di lavorazione trasparenti, configurazione intelligente delle macchine, produzione elettronica e cicli tecnologici dettagliati nonché la possibilità di eseguire la manutenzione remota o preventiva”, dichiara Bologna.
Con il nuovo sistema di comando “Navigator”, Hermle ha presentato in open house l’ultimo arrivato nella famiglia dei moduli digitali. L’interfaccia Navigator è uno sviluppo proprietario a costo zero per il cliente e indipendente dal controllo numerico, utilizzabile quindi su CNC Heidenhain e Siemens. Ottimizzato per una funzionalità touch, Navigator offre un’interfaccia moderna e conforme ai tempi.
Il comando intuitivo per mezzo di una guida a menu grafica è pensato per semplificare notevolmente il lavoro quotidiano dell’operatore sulla macchina.
I pulsanti interattivi visualizzati nel Navigator vengono utilizzati per il comando generale della macchina, ma anche tutte le più importanti dotazioni, quali ad esempio adduzione interna di lubrorefrigerante, evacuatore di trucioli, aspirazione nebbia emulsione, possono essere selezionate direttamente nella raffigurazione in 3D della macchina e le loro impostazioni e funzioni definite nel menu. Allo stesso modo, anche le informazioni generali sullo stato della macchina e tutte le interrogazioni rilevanti per la manutenzione sono direttamente visualizzabili dal Navigator. Inoltre, il collegamento diretto alle istruzioni per l’uso offre un ulteriore vantaggio per l’operatore.
Con circa mille installazioni sul mercato, il software HIMS (Hermle Information and Monitoring Software) è il modulo digitale in assoluto di maggiore successo. In futuro, il software sarà disponibile di serie con un’interfaccia Web di facile programmazione basata su un protocollo http e un’interfaccia OPC/UA. La misurazione di energia e potenza (opzione) completa la gamma di servizi e crea la necessaria trasparenza nella produzione.

Additive e fresatura: un connubio vincente
Durante l’open house non poteva certo mancare uno spazio dedicato all’Additive Manufacturing, tecnologia che sta prendendo sempre più piede nella progettazione e produzione di particolari meccanici e stampi.
In quest’ambito, Hermle ha presentato un progetto di barca a vela con alcune raffinatezze per mostrare un pezzo prefabbricato in modo chiaro e anche un po’ suggestivo, che può essere sia fabbricato in modo additivo sia lavorato ad asportazione di truciolo tramite la tecnologia MPA (Metal Powder Application – processo di riporto di polvere metallica).
La tecnologia MPA sviluppata da Hermle è un processo di spruzzatura termica in cui particelle di polvere di metallo sono compattate strato dopo strato. La fonte di calore per fondere le particelle metalliche è fornita da un getto ad alta energia di vapore surriscaldato, il quale spinge la polvere metallica sospesa nell’azoto su un substrato attraverso un ugello Laval, a tre volte la velocità del suono. Questo impatto crea una pressione locale di 10 GPa e temperature fino a 1.000 °C. Ciò permette alla macchina di fondere assieme le particelle di polvere, mentre lo strato legante denso viene poi lavorato a 5 assi, prima che venga depositato uno strato successivo.
“La tecnologia MPA – sostiene Bologna – può essere applicata efficacemente al settore della costruzione stampi, soprattutto nel raffreddamento e nel riscaldamento dello stampo”.
Ma torniamo al progetto della barca a vela presentato in open house. Innanzitutto tramite la tecnologia MPA è stato fabbricato in modo additivo un pezzo grezzo (dimensioni 400x200x100 mm) da acciaio 1.4404. Grazie alla possibilità di combinare il materiale, alcuni punti (ponte e tetto della barca a vela) sono stati fabbricati in puro rame e in modo additivo. Allo stesso modo, utilizzando un materiale di riempimento idrosolubile è stata creata una grande cavità (cabina). Tramite la successiva lavorazione sono state fresate nuovamente le superfici di rame e sono state fresate anche le finestre della cabina, in modo da poter vedere il suo interno. Lo scafo della barca è stato eseguito tramite classica lavorazione simultanea a 5 assi, il cui materiale 1.4404 ha rappresentato una sfida sia per gli utensili utilizzati sia per quanto riguarda la strategia di fresatura selezionata.
La vela con l’albero è stata fabbricata tramite una lavorazione in alluminio separata e questo è stato un compito complesso anche per il reparto di programmazione a causa della forma a filigrana. Il tutto è stato realizzato in modo ottimale grazie al sistema di programmazione Tebis.
Tramite l’abituale fissaggio con prigionieri lo scafo è stato poi collegato con l’albero e la vela.