Le tecnologie Pneumax al servizio della qualità

Controllo qualità sempre più accurato e riduzione del time-to-market: questi gli obiettivi degli ultimi investimenti Pneumax. Scopriamo le ultime due macchine acquistate: una TAC di ultima generazione per l’ispezione di componenti plastici e metallici e una macchina per la laser stereolitografia per la produzione sia di prototipi che di piccoli lotti di pezzi speciali.

di Silvia Crespi

Tecnologie al Gli ultimi investimenti in casa Pneumax hanno riguardato la qualità e la produzione legata alla ricerca e sviluppo, in particolare, una macchina per la tomografia assiale computerizzata e una stampante 3D che utilizza la laser stereolitografia.

Entrambi gli investimenti vanno nella direzione di dotare l’azienda di tecnologie sempre più evolute. Abbiamo incontrato Mauro Carissoni, Supplier & Internal Quality Manager per scoprire le caratteristiche e i vantaggi di queste macchine tecnologicamente avanzate.

InMotion: Siamo soliti associare il concetto TAC all’ambito medicale… ma in realtà la sua applicazione in ambito industriale è molto diffusa.

Mauro Carissoni: È proprio così. La tomografia in ambito industriale è divenuta “cool” soprattutto negli ultimi cinque anni e il mercato ha cominciato a recepirne i vantaggi. L’alta definizione dei rivelatori, in particolare, ha portato a un salto di qualità relativamente all’accuratezza della misura. Non solo vengono sfruttati i vantaggi dei raggi X per ispezionare l’interno dei materiali, ma viene sfruttata la combinazione di più radiografie HD, quindi, la ricostruzione digitale tomografica, esattamente come nel mondo della medicina e del biomedicale. In sintesi la tomografia è diventata attraente per il risparmio di tempo nelle misurazioni e, soprattutto, per la ricerca e l’analisi dei difetti dei materiali. I vantaggi che i raggi X hanno apportato all’industria dagli anni ’50 in poi, viene oggi abbinata al potente vantaggio della ricostruzione digitale dell’immagine.

InMotion: Ci può descrivere quali obiettivi vi siete prefissati di raggiungere con l’acquisto della nuova macchina?

M.Carissoni: Quando Pneumax ha omologato questa tecnologia per i propri processi, si è posta diversi obiettivi. In primo luogo il consolidamento qualitativo dei prodotti già presenti a catalogo: entrare nello specifico dei difetti riscontrati sul campo o nei reparti produttivi e approfondire tutte quelle tematiche analitiche che non sono così facilmente indagabili con i mezzi tradizionali. Nel caso di una valvola che manifesta un malfunzionamento, ad esempio, la tomografia permette di visualizzare la condizione dei componenti interni nelle condizioni di lavoro. Questa possibilità ha sicuramente apportato miglioramenti alla gamma dei prodotti esistenti.

Un altro obiettivo è la collaborazione con il reparto Ricerca & Sviluppo all’interno dell’azienda per la messa a punto dei nuovi prodotti. Mi spiego meglio: nel caso di prodotti generati da processi di stampaggio, normalmente la messa a punto dello stampo avviene attraverso una serie di campionature. Utilizzando la tomografia, sono normalmente sufficienti due sole campionature; infatti la quantità di dati che viene elaborata è tale per cui si riducono notevolmente i tempi di messa a punto dello stampo.

In ultimo, ma non meno importante, il controllo qualità. Se il processo normalmente impiegava oltre un’ora, in questo caso viene ridotto a 20 minuti con una macchina ‘istruita’ opportunamente.

Quindi, sintetizzando, gli obiettivi sono volti all’efficientamento del processo di controllo, del processo di approvazione dei nuovi prodotti e al miglioramento continuo dei prodotti esistenti: una macchina a tutto campo, dunque!  

InMotion: Prima di questo investimento, queste operazioni come venivano svolte?

M.Carissoni: Dal punto di vista metrologico, Pneumax aveva già uno stato di eccellenza: sono presenti le migliori tecnologie per la metrologia a scansione continua, a scansione ottica e laser. La tomografia è stato quel ‘passo in più’ per penetrare all’interno dei materiali, un’attività per cui ci appoggiavamo a laboratori esterni, con tempi più lunghi e costi elevati. Ma non è tutto, ora abbiamo portato al nostro interno il know-how necessario per interpretare questi dati, innalzando il livello di competenza del team qualità. Possiamo dire che il salto in avanti nel nostro approccio al controllo qualità è stato il passaggio da una metodologia di controllo con distruzione del campione, a una metodologia di controllo non distruttivo, su materiali in condizioni operative, con possibilità pressoché infinite di rivalutazione dei dati ottenuti senza dover effettuare nuove operazioni di controllo.

In altri termini siamo passati da una metodologia di controllo di tipo analogico-manipolativo, che tende a deformare le condizioni del pezzo a una puramente digitale.

Il plus è nella digitalizzazione dell’oggetto da misurare (misurando), che permette di lavorare, davanti a un PC, sulla cosiddetta nuvola di punti, avendo a disposizione una visione infinitamente più precisa e cristallina. Se in molti processi aziendali si hanno a disposizione fin troppi dati che è difficile utilizzare in modo proficuo, questo è esattamente il caso contrario: quanti più dati ho a disposizione, tanto più il risultato è accurato poiché da questi dati riesco a trarre il massimo delle informazioni sulla geometria del pezzo.

InMotion: La macchina utilizza il laser a luce strutturata. Ci può descrivere il principio di questo sofisticato sistema di misura? E i vantaggi che apporta al controllo dimensionale?

M.Carissoni: La luce strutturata è un’emissione luminosa di un ‘pattern’ di pixel noti. Di questo reticolo, che viene costruito proiettando righe orizzontali e verticali sull’oggetto, conosco praticamente tutto. Quando un reticolo di luce viene proiettato su un oggetto curvilineo, subisce una deformazione. Due telecamere con un angolo noto, leggono a sinistra e a destra la deformazione di questo pattern e, confrontandolo con un reticolo campione, consentono il calcolo della deviazione dei punti, quindi a quanta distanza il punto della superficie si trova nello spazio, rispetto alla telecamera. La costruzione di n punti, circa 12 milioni per ogni scatto per ogni immagine, ricostruisce una nuvola di punti che poi formerà quello che si chiama, in termine tecnico STL, vale a dire un particolare formato digitale di questa superficie.

A questo punto, possiamo dire che il gioco è fatto. Si considera la superficie digitalizzata e la si confronta con una matematica CAD. Tutto quello che ne consegue, è misura e deviazione.

Il vantaggio di utilizzare il laser è quello di non dover manipolare l’oggetto e di poter analizzare superfici complesse, con geometrie fuori standard.

InMotion: È una tecnologia davvero molto sofisticata. L’operatore di una macchina di questo tipo necessita di una formazione specifica?

M.Carissoni: La figura del tecnico qualità in grado di utilizzare queste tecnologie è particolarmente apprezzata e ricercata. È richiesta infatti una formazione specifica, quindi non è una tecnologia particolarmente user-friendly. La parte ‘friendly’ c’è tuttavia… dopo aver acquisito l’immagine digitale di un oggetto, in caso di errore,  non si rischiano collisioni, ma alla peggio soltanto di dover rifare da capo.

InMotion: Passiamo alla seconda tecnologia oggetto degli investimenti. Le tecnologie di Additive Manufacturing sono sempre più diffuse per efficientare sia la progettazione che la produzione. Ci può spigare le ragioni che hanno portato all’investimento nella nuova macchina per la stereolitografia laser?

M.Carissoni: Pneumax ha da tempo nel proprio parco macchine stampanti 3D a polvere per la prototipazione. Recentemente è nata però l’esigenza dell’utilizzo della stereolitografia in produzione per ottenere prodotti che presentino le stesse caratteristiche di performance strutturali del prodotto lavorato, realizzati con materiali sempre più performanti e resistenti. La macchina soddisfa sia l’esigenza di realizzare prototipi di nuovi prodotti in tempi ridotti, sia di produrre piccoli lotti di componenti speciali, senza bisogno di realizzare gli stampi. L’intenzione è quella di allestire un reparto produttivo a questo scopo.

La progettazione che porta allo stampaggio 3D, è basata su principi molto differenti rispetto alla progettazione tradizionale. Se da un lato possiamo realizzare piccole serie di prodotti speciali ove richiesto, dall’altro possiamo realizzare prodotti con le stesse performance non realizzabili con altre tecnologie. Inoltre possiamo accelerare l’intero processo di studio e sviluppo del prodotto, il che si traduce, in ultima analisi, in efficienza.

Di fatto, questo investimento è parte di un percorso che ci porterà ad acquisire via via nuove strutture, nuove macchine… Questo investimento è strettamente legato al primo. Infatti se il prodotto che viene realizzato attraverso la stampa 3D non fosse validato a livello qualitativo, l’obiettivo qualità verrebbe meno. Tutto ciò che viene realizzato con la stereolitografia, possiede delle qualità dimensionali, di riempimento e di stabilità meccanica del tutto pari, se non superiori, allo stampaggio tradizionale. Attraverso la tomografia abbiamo testato questa consistenza tecnologica e l’abbiamo validata all’interno dei nostri processi per poter essere utilizzata e omologata con i nostri prodotti. A livello di convenienza, velocità, produttività, definizione e precisione del prodotto finale, la stereolitografia oggi non ha eguali.