UNA TESTA PIENA DI VITA

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1 d o s s i e r di ANTONIO VENDRAMINI UNA TESTA PIENA DI VITA Una visita alla Sallig di Nichelino, in provincia di Torino, società del gruppo Italdesign-Giugiaro, consente di apprezzare i vantaggi della tecnologia di taglio laser 3D della lamiera, in particolare quelli risultanti dall utilizzo della nuova soluzione approntata da Prima Industrie con la macchina Optimo dotata della testa di lavoro Vivida Saldatura laser con testa Vivida del sistema Optimo di Prima Industrie 168

2 e Dopo il grande successo riscosso alla scorsa edizione della Fiera EuroBlech 2008 ad Hannover, eravamo davvero curiosi di vedere in funzione, presso un Ente industriale, il nuovo sistema per taglio laser 3D Optimo Vivida, o meglio la nuova testa Vivida nel sistema Optimo dell azienda torinese Prima Industrie. La nostra curiosità è stata soddisfatta dalla visita alla società Sallig, a Nichelino, nella periferia sud di Torino. Si tratta di una azienda specializzata in costruzioni prototipali, che occupa circa 80 persone, fondata nel 1960 e dal 1995 appartenente a Italdesign-Giugiaro, noto gruppo industriale torinese, leader nella ricerca stilistica e nella progettazione dell automobile. Sallig iniziò l attività con una squadra formata da una decina di battilastra - esordisce Massimo Bovi, amministratore delegato della società piemontese - al fine di realizzare, manualmente e in maniera artigianale, prototipi per Fiat. L azienda si è poi evoluta, crescendo in tecnologia ed acquisendo macchine a CNC, ma è sostanzialmente rimasta nel medesimo settore ed oggi fornisce aziende automobilistiche di tutto il mondo. LE PREMESSE DI UN BUON LAVORO Il nostro lavoro - continua Bovi - inizia con la ricezione dei dati CAD da parte del cliente - o dalla nostra casa madre -; continua con lo studio del metodo, la simulazione numerica e la progettazione delle attrezzature di produzione, per arrivare alla costruzione degli 169

3 Panoramica del reparto della società Sallig di Nichelino, nella provincia sud di Torino, dove sono installati quattro sistemi laser Optimo di Prima Industrie per la lavorazione di protopiti stampi e alla realizzazione di prototipi, elementi pilota o piccole serie. Da qualche anno abbiamo installato un impianto per saldatura a punti per fornire scocche lastroferrate complete (Body-in-White) e di recente abbiamo implementato saldatrici a media frequenza, per soddisfare le richieste tecnologiche dei nostri clienti. Su richiesta, siamo in grado di arrivare al montaggio completo dell autovettura, assemblando meccanica, impianti, finizioni interne ed esterne, analizzandone la montabilità e le sequenze di montaggio come verifica di processo. Siamo entrati proprio nel cuore progettuale di una vettura, dove cioè si passa dal disegno stilistico, al progetto e si arriva alla realizzazione di prototipi funzionanti e funzionali alle prove sperimentali su strada. Mediamente - racconta Bovi - produciamo circa stampi/anno. All interno del nostro parco macchine, costituito essenzialmente da sei fresatrici per realizzare gli stampi e da 11 presse per l imbutitura delle lamiere, operano quattro sistemi laser Optimo per la rifilatura di queste lamiere imbutite. Occorre evidenziare che il primo robot laser è stato installato in azienda nel lontano 1982: era uno dei primi sistemi ZAC a tavola mobile, realizzato da Prima Industrie. Da allora tra Sallig e Prima Industrie è iniziato un proficuo rapporto di collaborazione che continua ancora oggi. Due sistemi ancor oggi in uso sono un po datati: sono i modelli CRG che montano ancora sorgenti a CO 2 dell azienda americana Photon Sources e, pur essendo perfettamente operativi, sono ormai parte dell archeologia industriale, con la loro grande fondazione che mantiene l allineamento tra la sorgente posta esternamente al sistema meccanico e lo stesso. Il terzo sistema, benché rivoluzionario nella struttura omnicomprensiva, è stato installato nel 1999 e monta componenti relativamente attuali, come la sorgente PRC 2200 e il controllo Prima Electronics PRIMACH-9000L (n.d.r.: per brevità, indicheremo questo sistema come Optimo PRC 2200 ). IL QUARTO SISTEMA Per l acquisto del nostro quarto sistema laser - continua Bovi - abbiamo atteso quasi 10 anni. Un attesa in parte dovuta alle incertezze del mercato - si pensi solo ai problemi del settore negli anni e ai i tentativi di progettare totalmente in virtuale i nuovi modelli -, ma sostanzialmente dovuta alla ricerca di un prodotto che permettesse un salto di qualità, sia in termini di lavorazione che di riduzione dei tempi, in modo tale da poter eseguire convenientemente anche operazioni in piccole serie. Abbiamo interrotto il nostro interlocutore nella sua spiegazione al fine di comprendere come mai la definizione virtuale di nuovi prototipi non abbia avuto successo. Si tratta di un insuccesso parziale - spiega Bovi - infatti il virtuale, pur permettendo la riduzione dei tempi totali di sviluppo di un nuovo prodotto, non è in grado di dare tutti i feedback tecnici necessari alla produzione di serie della vettura sviluppata; perciò, più che mai, è necessario avere a che fare con componenti reali. Soddisfatti della risposta, siamo tornati al discorso sulla ricerca di un nuovo sistema per lavorazioni laser in 3D. Per molti anni - continua Bovi - non abbiamo ricevuto proposte interessanti da parte dell industria delle macchine laser. Ultimamente siamo rimasti attratti dal modello Rapido Evoluzione in cui, grazie alla riprogettazione della struttura della macchina, con l aumento della corsa dell asse X a 4000 mm, e alla nuova testa di lavoro, che risulta essere completamente a motori e trasduttori diretti, senza ingranaggi e cinematismi, era possibile avere alte precisioni e grandi accelerazioni. L unità registrava, però, un inconveniente, per noi decisivo: il volume di lavoro disponibile non rendeva possibile la lavorazione di particolari come un intera fiancata di vettura. Proseguendo il suo racconto, Bovi ci ha accompagnati in stabilimento: un grande salone dove è stato possibile ammirare i quattro sistemi laser allineati. Davanti alle macchine, in attesa del taglio di rifilatura, vi erano contenitori con diversi gruppi di fiancate di nuovi modelli di autovetture. La soluzione ricercata negli anni - evidenzia Bovi - è stata trovata nel nuovo sistema Optimo che utilizza la testa Vivida. In un unica macchina era possibile disporre di un grande volume di lavoro (4.500 x x mm per i tre assi X, Y e Z), di importanti precisioni (0,03 mm per gli assi lineari e 0,005 per quelli rotanti) e di elevate accelerazioni (40 m/s 2 sull asse adattativo C, ora controllato dal CNC, e, soprattutto, 12 m/s 2 sul nuovo asse W, che 170

4 d o s s i e r La testa Vivida presenta un extra asse lineare W, parallelo all asse B, racchiuso nel soffietto al centro dell immagine, mediante il quale è possibile movimentare il TCP del sistema globale con un elevata dinamica EUROBLECH 2008 caratterizza la testa). È risultato da subito evidente che questo sistema robotizzato di Prima Industrie era la risposta alle nostre esigenze e ne abbiamo deciso l acquisto. Inoltre, il robot è stato corredato da una sorgente CP4000 da 4 kw e controllo PRIMACH-20L, entrambi sviluppati all interno del Gruppo Prima Industrie (n.d.r.: per brevità, indicheremo questo sistema così configurato come Optimo CP4000 ), in modo da poter essere in grado di operare sulle nuove lamiere in acciaio alto-resistenziale e anche su quelle in lega di alluminio. A circa sei mesi dall implementazione possiamo affermare di essere estremamente contenti dei risultati operativi. Sulla macchina abbiamo effettuato delle modifiche marginali, come quella, per esempio, di abbassare il basamento e il livello dei due bancali di lavoro della struttura split cabin acquistata. L operazione è stata effettuata per consentire l accesso della scocca completa di una autovettura sulla quale siano necessarie operazioni di saldatura laser. LA PAROLA AL PRODUTTORE È Domenico Appendino, direttore marketing di Prima Industrie, che ci ha accompagnato nella visita, che illustra le caratteristiche principali della nuova proposta della società torinese. Dobbiamo partire dal nome Vivida - esordisce Appendino -, che deriva dalla parola latina vividus, che significa pieno di vita, (in inglese vivid ) per arrivare alla definizione caratteristica di questa nostra soluzione: Vivida è la testa di lavoro piena di vita del sistema Optimo. Possiamo darne una definizione in modo ancora più allegorico. Pensiamo a un pianista: mentre le sue braccia si muovono sopra la tastiera, descrivendo ampi movimenti, le sue mani compiono piccoli e rapidi tocchi dei tasti. Il cervello del pianista sincronizza questi due movimenti, generando una musica armoniosa. Il sistema Optimo Vivida è quindi, in realtà, composto da due diverse entità: le tradizionali movimentazioni dell unità Optimo Evoluzione, che rappresentano le braccia del pianista, e che dirigono il fascio laser all interno del suo grande volume di lavoro, già con buone accelerazioni di 4 m/s 2 sugli assi lineari, e la testa di lavoro Vivida, che è la mano del pianista, che rappresenta la piccola macchina in grado di compiere movimenti estremamente veloci, grazie al suo nuovo asse controllato W parallelo all asse B, entro un suo piccolo volume di lavoro di 20 x 20 x 20 mm. La grande dinamica di questo asse è possibile grazie al ridotto peso della parte della testa che esso deve movimentare. In questo modo, è stata creata una piccola macchina ausiliaria perfettamente integrata agli assi principali, grazie a un software dedicato sviluppato da Prima Industrie. È infatti il CNC Primach del sistema che agisce come vero e proprio cervello del pianista, sincronizzando i movimenti della macchina principale con quelli della piccola macchina. Una spiegazione davvero chiara e intuitiva! Abbiamo quindi chiesto a Domenico Appendino quali siano i vantaggi pratici principali della nuova soluzione per l utilizzatore. Ancora una volta, la risposta è risultata convincente. È ovvio - sottolinea Appendino - che un primo vantaggio, non sicuramente il principale, è costituito da una maggiore affidabilità dell intero sistema, che si ritrova con le movimentazioni principali meno stressate, poiché tutti gli spostamenti rapidi sono stati demandati alla piccola macchina, che agisce come servo intelligente sgravando l unità principale. Per inciso, occorre dire che questa concezione consente RIVESTIMENTO FIANCATA (Berlina tre volumi segmento D) Tempo totale di taglio 6 04 con Optimo CP4000 con Vivida Tempo totale di taglio 6 95 con Optimo CP4000 senza Vivida Tempo totale di taglio con Optimo PRC 2200 Lunghezza effettiva di taglio di mm Tabella 1 - Confronto dei tempi di taglio per la lavorazione di rivestimento di una fiancata di autovettura con le macchine laser Optimo CP4000 con Vivida, Optimo CP4000 senza Vivida e Optimo PRC 2200 OSSATURA INTERNA FIANCATA (Berlina due volumi segmento C) Tempo totale di taglio 2 56 con Optimo CP4000 con Vivida Tempo totale di taglio 3 37 con Optimo CP4000 senza Vivida Tempo totale di taglio 5 31 con Optimo PRC 2200 Lunghezza effettiva di taglio di mm Tabella 2 - Confronto dei tempi di taglio per la lavorazione dell ossatura interna di una fiancata di autovettura con le macchine laser Optimo CP4000 con Vivida, Optimo CP4000 senza Vivida e Optimo PRC

5 Con la testa Vivida, il tempo di rifilatura laser del pezzo in visione pannello interno di un cofano di vettura viene ridotto del 27% rispetto a quanto ottenibile con l unità tradizionale Optimo l istallazione delle macchine senza alcuna necessità di fondazioni speciali, nonostante la loro dinamica estremamente elevata. Un secondo grande vantaggio per l utilizzatore è costituito dal fatto che, con l azione combinata delle due macchine, si possono ottenere le massime prestazioni tecnologiche, in termini di velocità di lavoro, lungo una traiettoria che si presenta un po intricata per la presenza di molti fori o per la necessità di ricavare intagli precisi. DATI CONVINCENTI Per meglio precisare l ultimo concetto espresso da Appendino, Bovi ci ha fornito alcuni esempi numerici di raffronto: dopo essersi consultato con i propri collaboratori, ci ha consegnato le tabelle 1 e 2, scusandosi per non averci potuto fornire anche le foto dei particolari cui si riferiscono, poiché veri e propri componenti prototipo e pertanto coperti da accordi di riservatezza. Appendino aggiunge: Anche noi abbiamo dei confronti sui tempi di taglio. Ad esempio, considerando il pannello interno di un cofano, utilizzando Optimo CP4000 senza Vivida, il componente può essere ottenuto in 3 58, mentre invece la sua lavorazione con l impiego della testa Vivida comporta un tempo di 2 55, inferiore del 27% rispetto al precedente (28% nell esecuzione dei 91 fori dei piccoli contorni; 15% in meno per la rifilatura del contorno esterno, avente l estensione di mm). Bovi commenta: I vantaggi che derivano dall utilizzo della soluzione Vivida sono evidenti e risultano essere percentualmente tanto maggiori quanto più complessi sono i percorsi di taglio. Anche per questo, recentemente, stiamo aumentando la nostra penetrazione in un settore, che meno risente dell attuale contrazione dos5.indd 172 nel campo automotive : quello del bianco. Stiamo attualmente mettendo a punto particolari in lamiera per elettrodomestici, dove è predominante la realizzazione di fori e asole rispetto alla rifilatura continua: i vantaggi derivanti dall utilizzo della soluzione Vivida saranno ancora maggiori. Abbiamo iniziato sperimentazioni nel settore (n.d.r.: nell ufficio del responsabile delle macchine laser, Bartolomeo Bosco, abbiamo potuto osservare le prime fasi di sviluppo ed ottimizzazione di un carter che sarà utilizzato su nuovi modelli di elettrodomestici, in particolare una lavatrice), ma non siamo ancora in grado di fornire dati di taglio comparativi. Dobbiamo poi osservare - aggiunge Bovi - che stiamo utilizzando il sistema Optimo CP4000 anche per applicazioni di saldatura a tratti, quasi remota: la saldatura è in questo caso ottenuta dalla movimentazione rapida della testa Vivida invece che da specchi galvanometrici, come avviene negli impianti dedicati specificamente a questo scopo. Le velocità di lavoro non sono comparabili, ma viene aperta la possibilità di realizzare anche strutture saldate complete. Occorre poi tener presente che, operando nel settore dei prototipi e delle piccole serie, siamo marginalmente interessati a ottenere le velocità di lavorazione proprie della produzione. Un ultima domanda al nostro qualificato interlocutore: è possibile avere un parere conclusivo sulla soluzione Vivida del sistema Optimo? Siamo entusiasti delle sue prestazioni - conclude Bovi -: grazie a questa soluzione tecnologica abbiamo potuto ampliare la nostra offerta affacciandoci a nuovi campi che, con buone probabilità, ci permetteranno di superare i tempi di incertezza di questa crisi economica mondiale. Dobbiamo necessariamente ringraziare Prima Industrie :48:55