Nello stabilimento di Norimberga del produttore di veicoli commerciali MAN Truck & Bus è iniziata la produzione di un nuovo motore diesel da 13 litri altamente efficiente. Come piattaforma motore comune, sarà utilizzato a livello di gruppo. Per le teste dei cilindri vengono utilizzati strumenti di foratura di precisione di MAPAL, che lavorano le forature di guida delle valvole e delle sedi delle valvole.
Praticamente in contemporanea, MAN ha avviato due importanti progetti futuri presso la sede di Norimberga. Parallelamente all'avvio della produzione del nuovo diesel, è in fase di avvio una produzione in serie di batterie per veicoli elettrici del produttore. In oltre 50 stazioni di montaggio, qui dovrebbero essere prodotti annualmente fino a 50.000 batterie - con l'opzione di aumentare questa capacità a 100.000 batterie ad alta tensione entro il 2030. Con oltre 35 metri di altezza, il nuovo edificio è il più alto stabilimento di produzione della sede.
Proprio di fronte si trova, su una superficie di 23.000 metri quadrati, la produzione dei motori diesel. Come pianificatore di processo, Marco Singer è responsabile della produzione delle teste dei cilindri del motore D30, sviluppato da zero. Di fronte al padiglione M17 si trova la nuova produzione di batterie. Marco Singer inquadra la trasformazione verso la propulsione elettrica nel modo seguente: “Per varie applicazioni come il trasporto urbano, il motore elettrico è la propulsione ideale. In altri settori, tuttavia, il diesel avrà ancora a lungo un ruolo.” Come esempi cita applicazioni nel settore agricolo, marittimo o militare. Per il futuro sarà quindi necessario un mix di diverse tecnologie di propulsione.
Un motore per tutti i marchi
Il gruppo Traton, di cui fanno parte anche Scania, Volkswagen Truck & Bus e International Motors, punta su un sistema modulare, il Traton Modular System (TMS), i cui componenti vengono utilizzati in modo intermarchio. Fedeli al motto “Non è necessario reinventare la ruota”, il gruppo concentra così le proprie risorse in modo efficiente. Il motore D30 è la piattaforma motore comune per l'intero gruppo. Dallo sviluppo alla produzione meccanica e all'assemblaggio del motore fino alla consegna ai vari produttori di veicoli, tutto avviene presso MAN a Norimberga. Fino a tre anni fa, qui c'era anche una propria fonderia.
Il motore D30 si basa su una piattaforma, ma viene prodotto in sei diverse varianti di potenza da 360 a 560 CV. È il motore standard più grande nel portafoglio e dovrebbe essere utilizzato in diversi veicoli, con i camion da 40 tonnellate che rappresentano il focus. Il D30 sostituisce le precedenti serie di motori D26 e D15. Il motore innovativo raggiunge un'efficienza massima del 50% e richiede il 5% in meno di carburante rispetto ai suoi predecessori, riducendo in egual misura le emissioni di CO2.
Nella produzione del nuovo motore, per la quale saranno impiegati fino a 160 dipendenti altamente qualificati in turni di lavoro, MAN ha investito circa 220 milioni di euro. La capacità tecnica consente una produzione di circa 50.000 motori all'anno. “La quantità di produzione effettiva dipende dalla domanda. Se verrà effettivamente sfruttata, alla fine lo decidono i clienti”, spiega Marco Singer. Negli ultimi anni, questi sono stati piuttosto cauti. Come nel settore delle auto, anche nei veicoli commerciali ci sono state discussioni sulla trasformazione verso la propulsione elettrica, che hanno causato incertezze. All'inizio della produzione, si lavorerà inizialmente in un turno.
Decenni di collaborazione
MAN collabora già da decenni con MAPAL. Quando nel 2019 sono state avviate le gare per il progetto D30, il produttore di utensili di Aalen ha nuovamente ottenuto l'incarico per la lavorazione di precisione delle forature di guida delle valvole e delle sedi delle valvole. Le esperienze comuni di anni hanno contribuito, così come una raccomandazione del produttore di macchine Grob, che è responsabile dell'intero processo e quindi anche della progettazione degli utensili.
I sei cilindri del motore hanno ciascuno due valvole di aspirazione e di scarico, quindi nella testa del cilindro devono essere realizzate 24 forature. Poiché i diametri di aspirazione e scarico variano, per la loro lavorazione sono necessari utensili di dimensioni diverse. La lavorazione avviene su una macchina a doppio mandrino. Essa è integrata in un impianto collegato con macchine singole di Grob, che vengono caricate tramite portali lineari.
Processo stabile grazie a tecnologie collaudate
Nella fase iniziale del progetto, un altro produttore di utensili era stato incaricato della lavorazione di precisione. Poiché con i suoi utensili non si è riusciti a ottenere un processo stabile ed economico, alla fine MAN ha nuovamente concentrato la propria attenzione sulla collaborazione con MAPAL. Gli Aalen erano inizialmente entrati in gara con il sistema di lavorazione di precisione, che da anni opera presso MAN in due stabilimenti su molte macchine. In stretto accordo con il cliente, i partner hanno però ulteriormente sviluppato il sistema e sono riusciti a fare progressi decisivi.
Singer riconosce i risultati ottenuti: “La lavorazione è cambiata radicalmente. Abbiamo ad esempio eliminato un semtaglio e abbiamo potuto rinunciare a un'operazione di rettifica pilota. Invece, abbiamo lavorato con l'utensile a inserti intercambiabili solo sui nostri diametri pre-lavorati, assicurandoci un buon ingresso della foratura per la rettifica e poi, alla fine, abbiamo rettificato una sola volta. Dall'esperienza, il processo è stato progettato nel modo migliore possibile.” Il concetto di produzione ha raggiunto sia una buona qualità di lavorazione sia il tempo ciclo prestabilito di circa cinque minuti per la lavorazione finale delle sedi delle valvole e delle guide delle valvole, il processo desiderato stabile ed economico era garantito. “E questo, nonostante con il nuovo motore siano aumentati i requisiti di qualità nella produzione”, sottolinea Markus Meyer, che come consulente tecnico di MAPAL collabora strettamente con MAN. Per le forature delle valvole e delle due forature di base delle sedi delle valvole, le tolleranze sono inferiori a 20 µm. Nella corsa dalla sede alla guida devono essere rispettati circa 50 µm. Tra la sede della valvola e la guida della valvola non deve verificarsi uno spostamento che potrebbe portare a forze di taglio indesiderate. Le qualità superficiali richieste sono inferiori a un Rz di 20 µm. La testa del cilindro è realizzata in ghisa GJV 450, in cui vengono pressati materiali più resistenti all'usura per le valvole sotto forma di un anello e di una guida.
Tecnologia moderna riduce ulteriormente i costi per pezzo
Una serie di workshop comuni ha avuto in mente ulteriori ottimizzazioni, in particolare per quanto riguarda i costi per pezzo. Questi dovevano essere ulteriormente ridotti prima dell'avvio della produzione in serie, e grazie a una collaborazione professionale e di partnership, MAPAL e MAN sono riuscite a ottenere miglioramenti significativi.
Come leva per costi per pezzo più bassi si è rivelata la semplificazione della gestione degli utensili - in particolare la riduzione del tempo di impostazione e quindi una semplificazione per l'operatore. A tal fine, MAPAL ha introdotto il suo sistema EA (EasyAdjust), che è stato installato per lo strumento della sede della valvola. In questo sistema, la regolazione della lama è già integrata nella cassetta, che funge da supporto per la lama. Ciò elimina completamente il processo di impostazione per la regolazione della lama secondaria, è necessario solo regolare il diametro. Thomas Teuber, responsabile del prodotto e della gestione delle applicazioni per la lavorazione fine presso MAPAL, riassume il beneficio pratico:
„L'operatore non deve più tenere d'occhio due indicatori di misura. Si concentra su un solo indicatore di misura, con il quale imposta il protrusione della lama rispetto alle guide. Questo avviene molto più rapidamente.“ Con il sistema EA si ha anche un miglioramento delle lame: le placchette da taglio TEC utilizzate nel sistema EA hanno quattro, e quindi il doppio, dei bordi di taglio rispetto a una lama di rettifica MAPAL convenzionale. Un materiale da taglio ottimizzato e un rivestimento innovativo aumentano la durata e garantiscono un processo ancora più stabile.
Le modifiche hanno mostrato effetti: rispetto al concetto di lavorazione originale, i costi per la lavorazione della sede della valvola e della guida della valvola sono stati ridotti di circa il 40 percento. „Sono molto soddisfatto del traguardo raggiunto“, afferma Marco Singer, lodando espressamente la competente collaborazione con MAPAL. Il pianificatore di processo ambizioso intende continuare a promuovere il processo di miglioramento continuo.
In MAN si ritiene che il D30 sarà l'ultimo motore diesel per veicoli commerciali completamente sviluppato dall'azienda - dopo più di 100 anni di costruzione di motori diesel nella sede di Norimberga. Entro il 2030, ogni secondo veicolo consegnato ai clienti avrà una propulsione senza emissioni.
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