precisione innovazione complessità

Transcript

1 precisione innovazione complessità

2 Complessità e controllo dei costi Le forme molto complesse sono anche in natura spesso la base per la costruzione di prodotti e sistemi innovativi; per creare forme complesse abbiamo però quasi sempre bisogno di tecnologie raffinate ed evolute che non presentino i limiti dei metodi produttivi tradizionalmente utilizzati. Ecco quindi che OBE può intervenire proponendo la propria esperienza con la tecnologia MIM per la realizzazione di forme complesse non ottenibili con i sistemi consueti di produzione per asportazione di truciolo. Lo spunto arriva dalla natura Il processo MIM può quindi coniugare i vantaggi propri dell iniezione della plastica con le caratteristiche meccaniche proprie dei componenti in metallo. Forte di una decennale e radicata esperienza nella realizzazione di particolari secondo i metodi tradizionali, dal 1996 OBE si è inserita anche nel mondo del MIM per la realizzazione di componenti per settori diversi e con il proprio marchio mimplus. Ampie possibilità realizzative Filettature integrate L iniezione di polveri metalliche amplifica le possibilità realizzative e consente al contempo ulteriori vantaggi: invece di abbinare più componenti per ottenere il particolare finito, attraverso la tecnologia MIM si può ottenere il medesimo particolare direttamente e a pezzo unico, immediatamente funzionante, ugualmente stabile e spesso con una economica riduzione in termini di peso. Come per la lavorazione della plastica si possono integrare sin dalla prima fase, quella dell iniezione, alcune lavorazioni altrimenti ottenibili solo con riprese successive; fra queste fresate, forature, filettature, sottosquadra, finiture superficiali, inserimento di loghi. Ecco quindi che il MIM consente di abbinare due elementi finora spesso ben distinti: la possibilità di ottenere particolari dalle forme molto complesse con l economicità realizzativa conseguente appunto alla particolare flessibilità del processo di produzione. Inserimento di loghi Fig. 1: Produzione convenzionale vs. MIM tornitura Superficie dallo stampo tornitura 2 pressatura assiale fresatura CNC

3 Dall idea alla produzione in serie La tecnologia MIM è sempre vantaggiosa quando le lavorazioni necessarie attraverso i metodi tradizionali sono troppe o eccessivamente complicate. La tecnologia MIM necessita di un investimento in stampi iniziali che deve necessariamente essere considerato per una valutazione economica corretta. L opinione comune è spesso quella che il MIM conviene ove vi siano grossi fabbisogni ed elevate quantità; in realtà questo non è sempre vero e l economicità del processo può variare anche in relazione al settore o alla complessità del particolare. I nostri tecnici hanno una grossa esperienza maturata anche con prodotti destinati a settori diversi (dal lusso al medicale, dall automotive all occhiale), pertanto siamo sempre in grado di dare una valutazione competente ad ogni singolo progetto. Grandi quantità Lo sviluppo e la realizzazione OBE offre ai propri clienti un servizio chiavi in mano, dalla progettazione alla realizzazione. L esperienza dei nostri tecnici è altresì fondamentale per cosviluppare un prodotto che possa massimizzare i vantaggi propri della tecnologia MIM; saranno proprio loro ad accompagnare il cliente lungo il percorso dallo sviluppo alla realizzazione del particolare. Gli stampi sono realizzati internamente secondo parametri predefiniti in modo da ottimizzarne sia la funzionalità che la produttività. In funzione del fabbisogno si possono considerare più cavità oppure un handling dei pezzi prodotti che sia manuale piuttosto che completamente automatizzato. Co-sviluppo Prima di realizzare lo stampo per la produzione in serie OBE è in grado di ottenere dei prototipi da tecnologie tradizionali, fresando barre di cosiddetto materiale verde, ottenuto dall iniezione del feedstock, oppure ancora attraverso stampi pilota sufficienti per una produzione di piccole quantità. E dall analisi dei prototipi si possono poi apportare le necessarie modifiche sullo stampo e quindi sulla produzione finali. A pagina 6 e 7 sono visibili le varie tipologie di materiali utilizzati. Realizzazione prototipi Fig. 2: Stampo per iniezione Serie parti Foto: ARBURG 3

4 Il processo MIM Il MIM è un procedimento che parte dall utilizzo di speciali polveri metalliche (feedstock) e abbina i vantaggi plastici propri dell iniezione di polimeri con le caratteristiche termiche e meccaniche proprie dei materiali metallici. Il processo MIM è suddiviso in quattro fasi: Feedstock Ottenimento del feedstock: Un polvere metallica con caratteristiche predeterminate viene abbinata ad uno speciale legante termoplastico e ad una paraffina per ottenere un composito granulato. La speciale composizione così ottenuta consente l iniettabilità delle polveri metalliche e la stabilità strutturale del particolare ottenuto successivamente dal processo di iniezione. L iniezione Il feedstock viene iniettato attraverso le comuni macchine per iniezione negli stampi. I semilavorati risultanti da questa prima fase vengono comunemente denominati pezzi verdi. In relazione alla presenza del legante il loro volume è di circa il 20% superiore a quello del particolare finito (fig. 3) pur avendo già comunque tutte le proprietà geometriche richieste. Le materozze vengono separate e possono essere rigranulate per un successivo riutilizzo. Iniezione Distacco Il distacco In relazione al feedstock utilizzato la fase denominata del distacco può essere di tipo catalitico, liquido oppure termico. Il legante viene quindi quasi totalmente eliminato fino ad un residuo del 2-3%, necessario per garantire la stabilità del cosiddetto pezzo marrone nel successivo processo di sinterizzazione. La sinterizzazione Durante l ultima fase i pezzi vengono sinterizzati a temperature comprese fra i 1200 e i 1400 C. Il residuo legante viene definitivamente eliminato nei forni di sinterizzazione che lavorano in atmosfera controllata. Il ritiro del volume conseguente viene predeterminato e considerato già nella prima fase della iniezione. I particolari ottenuti dal processo MIM hanno una densità prossima al 100 % e hanno caratteristiche meccaniche del tutto simili ai particolari ottenuti secondo le tecnologie tradizionali ad asportazione di truciolo; grazie al riutilizzo continuo del granulato il processo MIM è un processo rinnovabile e rispettoso dell ambiente. Fig. 3: Confronto fra pezzo verde e particolare finito Sinterizzazione 4

5 Le linee guida per l ottenimento di componenti MIM La tecnologia MIM si presta molto bene soprattutto per componenti piccoli; OBE si è specializzata in particolare nella produzione di componenti MIM di peso compreso fra 0,01 e 20 grammi. In ogni caso si possono produrre anche particolari pù grandi (fino a ca. 50 grammi). Le tolleranze realizzabili fanno riferimento al singolo progetto e vanno concordate con il cliente. Per ottimizzare il componente sarebbe opportuno procedere già in fase di definizione del progetto considerando non solo la geometria del particolare ma anche: Grandezza massima il punto di iniezione la funzionalità le performance richieste le caratteristiche meccaniche la durezza le caratteristiche superficiali Per evitare o minimizzare eventuali successive riprese vanno poi considerate già in fase di progettazione le seguenti linee guida: Superfici di appoggio E importante che la superficie ove appoggiano i particolari durante la sinterizzazione sia piana; ciò evita deformazioni in fase di sinterizzazione; Superfici di appoggio piane Spessore delle pareti La costanza dello spessore delle pareti garantisce massima riproducibilità al processo MIM; Raccordi e raggiature L ottimizzazione di raccordi e raggiature garantiscono stabilità al particolare e il miglior afflusso del materiale in fase di iniezione. Spessori pareti costanti Fig. 4: Massima precisione della tecnologia MIM Raccordi e raggiature 5

6 La seguente tabella mostra una selezione dei materiali standard utilizzati da OBE I dettagli delle proprietà meccaniche indicate si riferiscono ai valori tipici. Ulteriori specifiche o materiali su richiesta. La presente tabella può essere soggetta a variazioni. 6

7 I Plus del Mimplus Molti dei componenti MIM sono forniti senza la necessità di ulteriori riprese come prodotti direttamente applicabili. Una caratteristica di OBE è rappresentata anche dalla possibilità di offrire una serie di servizi aggiuntivi ad integrazione del semplice componente MIM: Burattatura Finiture superfici Dopo la fase della sinterizzazione e su impianti propri OBE rifinisce le superfici di un gran numero di componenti MIM per migliorarne la qualità superficiale o per rimuovere i bordi taglienti e/o le possibile bave. Dopo la fase della burattatura si possono ottenere superfici sabbiate, satinate oppure anche lucide. Grazie ad un esperienza pluriennale e ad un parco macchine assolutamente innovativo OBE può garantire una costanza ed un livello qualitativo di assoluto rilievo. Trattamenti galvanici e di verniciatura Nella galvanica interna, organizzata secondo le più severe norme di rispetto dell ambiente, i particolari possono essere nichelati, argentati, dorati; grazie a fornitori esterni certificati si possono inoltre ottenere finiture diverse quali anodizzazione, verniciatura, trattamenti PVD. Lucidatura semi-automatica Assemblaggio dei componenti Grazie ai centri di lavoro a controllo numerico i componenti MIM possono essere ripresi per ottenere livelli di tolleranza e precisione molto elevati. OBE è inoltre in grado di effettuare altre lavorazioni come forature, calibrature, rettifiche, trattamenti termici. Gli stessi componenti possono poi essere eventualmente assemblati ad altri particolari. Il consiglio degli esperti I nostri project manager vi aspettano per darvi tutti i consigli necessari per il miglior sviluppo del vostro progetto MIM. Doratura Fig. 5: Trattamenti superficiali effettuabili presso la OBE Particolari da assemblare 7 Trommelpoliert Kunststoff-Umspritzung Perforierung mit Laser

8 Alcune applicazioni del mimplus La tecnologia dell iniezione di polveri metalliche è piuttosto recente, ci sono però molteplici applicazioni in numerosi settori che dimostrano come i risultati ottenuti siano superiori rispetto a quelli ottenibili con le tecnologie più convenzionali. Di seguito due esempi che confermano quanto detto: Cerniera a rotazione: si tratta di una cerniera a rotazione per il movimento delle aste degli occhiali (fig. 6). L applicazione: semplice montaggio di 4 componenti geometricamente complessi; alta precisione a garanzia di una lunga durata e del miglior movimento della cerniera. I particolari inoltre, poiché destinati ad occhiali di alta gamma, sono stati soggetti ad alcuni trattamenti superficiali aggiuntivi. Rotationsscharnier Costruzione cerniera Zeichnung La realizzazione: le richieste suindicate e la complessa geometria del particolare hanno immediatamente condotto alla tecnologia MIM e alla successiva realizzazione di uno stampo a due cavità, indicato anche in relazione al fabbisogno previsto. I particolari vengono inoltre identificati singolarmente attraverso un codice impresso direttamente durante lo stampaggio. Il risultato: con oltre pezzi venduti l occhiale è da alcuni anni un prodotto di successo sul mercato. Elemento di fissaggio: si tratta di un particolare di dimensioni assai ridotte, necessario per consentire l intercambiabilità di un meccanismo flex. Elementi di rotazione L applicazione: di geometria complessa soggetto inoltre a particolari sforzi meccanici conseguenti al movimento elastico del meccanismo. Necessità di caratteristiche anticorrosive sia in fase di lavorazione che di utilizzo. Ripetibilità produttiva in relazione ad un fabbisogno annuo pari a 4 milioni di pezzi. La realizzazione: le caratteristiche geometriche e il fabbisogno designano il particolare come adatto per la tecnologia MIM. L acciaio 316 L viene stampato in uno stampo a 32 cavità; l assemblaggio dei componenti viene effettuato in modo automatico. Il risultato: anche questo particolare è realizzato da anni con successo.. Elemento di fissaggio: 0.03 g Brillenscharnier in Designerfassung Fig. 6: Cerniera per occhiali di design Assemblaggio dell elemento 8

9 La qualità e la competenza La qualità dal primo momento: dal primo incontro e fino alla positiva evasione di un ordine il dialogo e la collaborazione con il cliente sono due aspetti assolutamente fondamentali a garanzia del successo del progetto. Alla base ci sono la competenza e la cultura di un impresa familiare che da oltre 100 anni si occupa con successo di meccanica di precisione. Una manodopera motivata si interfaccia al meglio con impianti e sistemi produttivi all avanguardia, il tutto a garanzia di uno sviluppo manageriale integrato e basato su criteri di assoluta sicurezza.. Burattatura Un sistema CAQ convoglia e documenta tutti i dati rilevanti da un punto di vista qualitativo affinché tutti i controlli sui prodotti e sui processi garantiscano un continuo e sistematico miglioramento dei già elevati standard qualitativi raggiunti. Ciò è possibile sia grazie ad un costante rilevamento dei dati sia attraverso periodici audit secondo i principi di riferimento ISO Qualità certificata ISO ISO/TS Alla OBE la produzione in serie dei particolari inizia solamente dopo che i controlli sui prodotti campione hanno dato esito positivo; questo per esempio viene effettuato anche verificando accuratamente lo stampo (Fig. 7) in modo da eliminare qualsiasi pur minima imperfezione. Tutto il processo produttivo viene documentato ed ottimizzato in ogni sua fase. Vi è inoltre un controllo minuzioso del materiale e della preserie in modo da raggiungere effettivamente la produzione in serie solo con l assoluta certezza che tutto il processo sia effettivamente stabile e sotto controllo. Produzione in serie che ovviamente non puo prescindere da tutte le verifiche qualitative a controllo delle dimensioni, della densità, dei parametri di trazione, delle caratteristiche meccaniche, della superficie. Doratura Il sistema OBE di gestione della qualità viene verificato e certificato annualmente secondo i principi della norma ISO Da marzo 2013 l OBE ha ottenuto la certificazione ISO/TS : 2009 nella produzione di componenti metallici di alta precisione per il settore automobilistico. Inoltre l OBE ha un sistema di gestione ambientale certificato secondo la DIN EN ISO e validato con la norma europea 1221/2009 EMAS. Fig. 5: Trattamenti superficiali effettuabili presso la OBE Particolari da assemblare 9

10 Continua innovazione Dal 1996 OBE è attiva con successo nella tecnologia MIM trasformando l idea pionieristica in una consolidata ed apprezzata realtà produttiva. A testimonianza di questa evoluzione i milioni di pezzi prodotti per molti settori diversi e l esigenza di mantenere un vantaggio competitivo di tipo tecnologico attraverso l innovazione continua. L ottimizzazione dei materiali Un occhio di riguardo nello sviluppo tecnologico va dato alla scelta del materiale MIM iniziale, in particolare quando ci sono esigenze ben definite in termini di qualità superficiale. E quindi opportuno collaborare con il fornitore del cosidetto feedstock per ottenere ad esempio particolari MIM in acciaio con superfici che possono essere lucidate per un effetto finale del tutto analogo a quello raggiungibile con particolari ottenuti da pieno. Riconoscimenti dall EPMA Inoltre in relazione alle richieste del cliente si possono adeguare alcune caratteristiche del materiale in termini di durezza, anticorrosione e proprietà magnetiche o ancora ipotizzando l utilizzo di leghe che contengano o meno determinati materiali (in termini per esempio di contenuto di nichel). La collaborazione con esperti Da anni OBE collabora con Istituti di Ricerca e Università per sviluppare ulteriormente la tecnologia MIM. Attraverso progetti, workshop, ricerche e pubblicazioni OBE si è ritagliato un ruolo importante nella diffusione di questa tecnologia ancora piuttosto giovane. Aste per occhiali ricambiabili Riconoscimenti alle fiere e dai clienti La continua innovazione di OBE nell ambito della tecnologia MIM è stata spesso riconosciuta e premiata sia in occasione di fiere e convention sia anche direttamente dai clienti. (Fig. 8). Particolare micro Fig. 8: Premio innovazione Ottimizzazione del materiale 10

11 OBE Ohnmacht & Baumgärtner GmbH & Co. KG OBE é una multinazionale specializzata nella produzione di componenti e particolari in metallo di alta precisione. Mimplus è da oltre 10 anni il nostro riferimento interno per la produzione tramite tecnologia MIM. I nostri clienti dei settori del Lusso, dell Automotive, delle Telecomunicazioni, del Medicale e dell Aeronautica da anni si affidano alla nostra competenza dalla fase di sviluppo del singolo progetto fino all eventuale assemblaggio dei componenti realizzati. Oltre al comparto mimplus OBE è anche leader nella produzione di componentistica in metallo per il settore dell occhiale. La nostra sede produttiva principale ( m2) si trova ad Ispringen in Germania; un ulteriore sede produttiva è locata a Shenzhen in Cina. OBE impiega 550 dipendenti, ha due filiali in Italia e ad Hong Kong e Rappresentanze in Giappone, Corea Del Sud, Francia e Svizzera. OBE Ohnmacht & Baumgärtner GmbH & Co. KG Turnstr Ispringen Germany Tel. +49-(0) Fax +49-(0) mimplus@obe.de