Il partner industriale

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Achille Masini
8 anni fa
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1 Il partner industriale Progettazione e produzione di macchine ad elevata automazione per il packaging primario e secondario di prodotti alimentari e farmaceutici 3700 collaboratori 24 siti produttivi Clienti in circa 80 paesi TEA & COFFEE PACKAGING SOLUTIONS

2 Il caso industriale Movimenti di elevata precisione ad alta velocità ed affidabilità Necessità di avere componenti estremamente precisi e duraturi CAMME PROBLEMATICA: Per ottenere le proprietà meccaniche richieste le camme devono subire trattamenti termochimici Alterazione della finitura superficiale che comporta la necessità di una lavorazione meccanica post-trattamento Aumento dei costi Allungamento dei tempi produttivi TEA & COFFEE PACKAGING SOLUTIONS

3 Il caso industriale OBBIETTIVI Caratteristiche meccaniche pari o superiori ai trattamenti tradizionali Elevata flessibilità Riduzione del time-to-market Riduzione dei costi TEMPRA LASER SUPERFICIALE Ricerca di un partner che disponga delle attrezzature e del knowhow necessario per garantire il raggiungimento degli obbiettivi GRUPPO LASER Centre for Advanced Laser Manufacturing TEA & COFFEE PACKAGING SOLUTIONS

4 0 Il laser nelle linee di produzione per lotti Uno strumento dinamico e versatile per aumentare l efficienza produttiva ed abbattere i costi

6 Sommario Introduzione Il caso industriale Le fasi del progetto La scelta del materiale La scelta della sorgente La fattibilità del processo La convenienza economica Un processo versatile Sviluppi futuri

7 Introduzione Il LASER come n+1esimo utensile nella macchine automatiche del futuro Strumento flessibile Dimensione del fascio modulabile Strumento facilmente integrabile Trasporto del fascio flessibile Dimensioni della testa contenute 300mm x 400mm 300mm x 70mm

8 Il caso industriale IL PROCESSO: la tempra superficiale LASER L AZIENDA: IMA IL COMPONENTE: la camma SITUAZIONE ATTUALE 1. Lavorazioni meccaniche per ottenere il semilavorato 2. Trattamento termico presso fornitori esterni Camme in acciaio da cementazione à indurimento termochimico di carbocementazione Camme in acciaio da bonifica à nitemper 3. Lavorazioni meccaniche di finitura

9 Il caso industriale OBIETTIVI 1. Inserimento del trattamento termico nella linea produttiva - Maggiore efficienza del processo - Eliminazione dei costi di trasporto 2. Eliminazione delle lavorazioni di finitura - Diminuzione dei costi legati al processo SOLUZIONE PROPOSTA TEMPRA SUPERFICIALE LASER

10 Fase 1: la scelta del materiale Scelta dell acciaio Vaglio degli acciai già utilizzati in azienda Confronto con i risultati attuali Incontro con IMA! scelta del 39NiCrMo3 e definizione del passo successivo

11 Fase 2: la scelta della sorgente Individuazione di una classe di laser adatta al processo di tempra superficiale Sorgente à lunghezza d onda Testa & Ottiche à piano di focalizzazione, geometria e dimensione dello spot Sorgenti ad alta potenza nel nostro laboratorio: Nd:YAG vs laser a Diodi Trattamento omogeneo e controllato dal pirometro

12 Fase 2: la scelta della sorgente.2 Laser Nd:YAG λ=1,06𝜇m Spot Gaussiano Laser a Diodi λ=0,95𝜇m Spot con distribuzione di potenza omogenea

13 Fase 3: le prove di fattibilità Variazione della profondità di tempra e della qualità superficiale al variare dei parametri di processo Es. Variazione della profondità al variare della temperatura. La potenza è comandata in retroazione dal pirometro. La velocità periferica è mantenuta costante

14 Fase 3: le prove di fattibilità.2 Verifica della rugosità e della cilindricità dei componenti post-trattamento Pre-trattamento Post-trattamento N campione Rugosità Tolleranza 0,01 mm 6 0, ,78 0, ,86 0, ,87 0,90

15 Fase 4: la convenienza economica Camma in 18NiCroMo5 Camma in 39NiCroMo3 Costo delle operazioni per ottenere il semilavorato Tornitura Fresatura Elettroerosione a tuffo Costo delle operazioni per ottenere il prodotto finito 95 /pezzo 106 /pezzo 203 /pezzo 144 /pezzo Tempo per ottenere il prodotto finito 7h 50min 3h 55min

16 Fase 4: la convenienza economica.2 Costi relativi all eventuale investimento Costo del laser Calcolo dell investimento e dell ammortamento Calcolo del tempo di impiego del laser [h/anno] Costi energetici aggiuntivi e di manutenzione

17 Fase 4: la convenienza economica.3 CA = costi attuali di produzione CT = CF+CV = costi relativi al nuovo investimento e al nuovo ciclo produttivo Pezzi 2060 à 1 anno 266 giorni

18 Un processo versatile Nel campo di applicazione della sorgente scelta si possono trattare componenti diversi Il break even point si avvicina Superficie da indurire

19 Prossimi sviluppi 1. Tempra laser su componente reale da testare in macchina 2. Affiancamento nella scelta dei componenti del sistema laser 3. Introduzione della tecnologia in azienda 4. Formazione del personale 80 42

20 0 Ing. Erica Liverani Gruppo Laser Università di Bologna

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