Il retrofit delle macchine è spesso considerato una soluzione di emergenza - un compromesso tra un budget limitato e il desiderio di una tecnologia di produzione moderna. Tuttavia, l'EWS Weigele GmbH & Co. KG di Uhingen dimostra che questa visione è limitata. Insieme a EMAG, l'azienda ha modernizzato in modo mirato una VSC 400 DDS e l'ha adattata alle proprie esigenze di produzione individuali. È stata così creata una soluzione produttiva che è almeno paragonabile a un nuovo investimento in termini di sicurezza dei processi, disponibilità ed economicità. La differenza decisiva: il retrofit non è stato scelto per necessità, ma come strategia tecnologica consapevole.
Strategia di retrofit: disponibilità come fattore competitivo
EWS Weigele produce sistemi di portautensili ad alta precisione con un grado di autofornitura del 90-95% - dal materiale grezzo al prodotto montato. Un componente essenziale di questa catena di produzione è la fabbricazione di ingranaggi conici e ingranaggi cilindrici per unità utensili azionate. La struttura tipica delle dimensioni dei lotti è di due a cinque pezzi per ordine.
Con un'alta integrazione verticale, ogni fermo macchina influisce immediatamente sulla capacità di consegna. Quando è stato necessario modernizzare la produzione di ingranaggi esistente, la domanda centrale non era solo "Quale tecnologia?", ma soprattutto "Quanto velocemente?".
La decisione di retrofittare la VSC 400 DDS si basava su un calcolo chiaro: il tempo di consegna per una macchina nuova comparabile sarebbe stato di otto-dodici mesi, a cui si sarebbero aggiunte diverse settimane per l'avviamento e la qualificazione del processo.
Il retrofit ha permesso la ripresa della produzione dopo poche settimane. La struttura meccanica di base della macchina era intatta, i dipendenti erano familiari con il concetto di macchina - condizioni ideali per una rapida modernizzazione.
Valorizzazione tecnologica: Automazione e Pick-up
Il retrofit ha incluso la completa modernizzazione tecnologica mantenendo la struttura meccanica di base.
Tecnologia di controllo: Sostituzione con un sistema CNC attuale con funzioni e interfacce avanzate per la raccolta dei dati di produzione. Il nuovo controllo consente l'integrazione diretta nel sistema di gestione della produzione digitale.
Interfacce di automazione: adattamento delle interfacce della macchina al sistema di cambio rapido Varia utilizzato in fabbrica e all'alimentazione del pezzo tramite un nastro trasportatore a ciclo continuo.
I costi di investimento si attestavano intorno al 70 percento di una macchina nuova comparabile - con piena capacità tecnologica.
Principio del pick-up: stabilità del processo attraverso la guida meccanica
La VSC 400 DDS si basa sul concetto di tornio verticale con mandrino a pick-up. Il pezzo da lavorare non viene inserito manualmente o da un robot in un mandrino, ma viene prelevato dalla spindola di lavoro stessa da una posizione definita. L'ingranaggio si trova su un portapezzo nel sistema di alimentazione a ciclo continuo. La spindola di lavoro afferra il pezzo dalla stazione di pick-up e lo trasporta nell'area di lavoro.
Questo processo elimina le imprecisioni di inserimento.
La ripetibilità del fissaggio del pezzo si colloca nell'ordine di pochi micrometri, poiché il posizionamento è definito meccanicamente dalla geometria del supporto del pezzo. A differenza dei sistemi robotici con pinze, gli errori di inserimento dovuti a contaminazione, scambio di pezzi o errori di riconoscimento sono esclusi per motivi costruttivi.
La stabilità del processo si manifesta nella pratica: presso EWS, l'intera lavorazione dura degli ingranaggi avviene sulla VSC 400 DDS - tornitura dura con utensili in PKD o CBN, rettifica di superfici funzionali definite e lavorazione finale di finitura. Lotti di diverse decine di pezzi vengono prodotti senza misurazioni intermedie. Le tolleranze richieste vengono rispettate per l'intero lotto.
Sistema di cambio rapido Varia: tempi di attrezzaggio nell'ordine dei minuti
Con lotti di produzione da due a cinque pezzi e tempi di lavorazione da 4 a 7 minuti per pezzo, il tempo di lavorazione netto per lotto varia tra 20 e 100 minuti. Tempi di attrezzaggio classici di due ore annullerebbero la redditività.
EWS utilizza il proprio sistema di cambio rapido Varia, disponibile in tre dimensioni standardizzate (VX3, VX4, V5). Il sistema si basa su una chiusura a baionetta con un momento di serraggio definito.
La ripetibilità è nell'ordine di pochi micrometri. Possono essere montati sia strumenti statici che azionati.
Il cambio degli utensili avviene secondo un processo ben pianificato: mentre la macchina è in funzione, gli utensili per il prossimo ordine vengono montati, misurati e inseriti in uno shuttle per utensili al di fuori della macchina. I dati degli utensili vengono trasferiti nel sistema di controllo. La programmazione CAM avviene con gemelli digitali degli utensili, in modo che i controlli di collisione possano essere effettuati già prima del cambio fisico.
Al termine dell'ordine in corso, gli utensili vengono rimossi dal Tool-Shuttle e inseriti nelle posizioni del revolver tramite il sistema a baionetta. Il processo di cambio meccanico richiede pochi secondi per utensile. Il tempo di inattività della macchina durante il cambio dell'ordine si riduce a 5-10 minuti per un revolver completo.
Automazione: Tre ore di funzionamento senza personale
Il sistema di alimentazione a ciclo circolare raccoglie i pezzi per un funzionamento senza operatore fino a tre ore. I pezzi si trovano su supporti per pezzi che garantiscono una superficie di appoggio e una posizione definite. L'operatore carica il nastro trasportatore all'inizio del turno e può dedicarsi ad altre attività durante il tempo di lavorazione.
Questa forma di "automazione flessibile" consente un funzionamento economico delle macchine anche con piccole serie, una differenza decisiva rispetto all'automazione per grandi serie, in cui i sistemi dedicati si ammortizzano solo con elevate quantità.
Controllo di produzione digitale: Dal sistema CAM alla macchina
La produzione si basa su un processo digitale continuo. Ogni utensile e ogni portautensile esistono come gemelli digitali nel sistema. I programmi NC vengono creati con software CAM, utilizzando non geometrie utensili astratte, ma i modelli digitali esatti dei portautensili effettivamente utilizzati.
Questo consente un controllo delle collisioni già nella fase di programmazione, l'ottimizzazione del percorso degli utensili basata sulle reali dimensioni degli utensili e la generazione automatica dei dati di attrezzaggio. L'operatore riceve un elenco di attrezzaggio digitale che indica esattamente quali utensili devono essere attrezzati e in quale ordine. Questa sistematica minimizza gli errori di attrezzaggio e riduce notevolmente il tempo di inserimento dei nuovi dipendenti.
Controllo della qualità attraverso la stabilità del processo
Da EWS, la qualità non è garantita attraverso la misurazione, ma generata dalla stabilità del processo. La combinazione della stabilità del processo del principio Pick-up, della precisione di ripetizione del sistema di utensili Varia e della stabilità termica della macchina verticale consente la produzione di ingranaggi con tolleranze nell'ordine dei micrometri - senza controllo al 100%.
La capacità di processo statistica viene monitorata attraverso controlli di campionamento regolari. Solo quando i valori misurati mostrano che il processo è stabile, si rinuncia ai controlli singoli. Questa strategia di produzione riduce notevolmente i tempi di attraversamento e i costi di assicurazione della qualità.
Retrofit come decisione tecnologica consapevole
Il progetto EWS dimostra: il retrofit non è una soluzione di emergenza, ma può essere un'alternativa tecnicamente ed economicamente superiore all'investimento in nuove macchine - soprattutto quando la struttura meccanica di base è ancora utilizzabile per decenni.
Gli aspetti centrali dei benefici:
- Disponibilità: Ripresa della produzione dopo settimane invece di mesi. Con un alto grado di auto-produzione, un fattore competitivo decisivo.
- Sicurezza del processo: Il principio di pick-up elimina le imprecisioni di inserimento. Le tolleranze strette vengono rispettate senza misurazioni intermedie.
- Flessibilità: Il sistema di cambio rapido riduce i tempi di attrezzaggio a minuti. I cambi di prodotto frequenti diventano economicamente sostenibili.
- Economicità: I costi di investimento sono circa il 70% di una macchina nuova con capacità prestazionali comparabili.
- Sostenibilità: Prolungamento della vita utile delle macchine di 10-15 anni con un consumo di risorse notevolmente ridotto.
Per le aziende di produzione con produzione in piccole serie, elevate esigenze di qualità e alto grado di auto-produzione, il concetto offre un approccio collaudato per la modernizzazione della tecnologia di produzione.
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