Creazione accurata e ripetibile di attrezzi e calibri meccanici tramite Additive Manufacturing SMART GAGE

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1 Creazione accurata e ripetibile di attrezzi e calibri meccanici tramite Additive Manufacturing Barbara Donato (Mod.En srl Marketing and Commercial Assistant) L'idea del progetto SMART GAGE nasce da alcune criticità dell industria meccanica nei settori automotive e aerospace, i quali necessitano di produzioni accurate e ripetibili di attrezzi e calibri in tempi molto ridotti. Si è pensato di affiancare alle soluzioni modulari, che già da tempo offrono vantaggi in termini di ottimizzazione di tempi e costi e dei processi produttivi, tecnologie di nuova generazione, quali quelle dell'additive Manufacturing (AM). SMART GAGE è pertanto un metodo, un processo di realizzazione innovativo grazie al quale si possono ottenere attrezzature di controllo con gruppi e componenti personalizzati in tempi molto brevi, senza dover ricorrere a operazioni di fresatura. Inoltre l additive manufacturing consente un risparmio sulla quantità di materiale utilizzato: si possono realizzare agevolmente componenti cavi all interno, mantenendo inalterata la robustezza meccanica.

2 L'idea del progetto SMART GAGE è nata da un'analisi congiunta delle attuali richieste del mercato dell'industria meccanica. In particolare si è cercato di fornire una risposta ai settori dell'industria automotive e aerospace, i quali necessitano di produzioni accurate e ripetibili di attrezzi e componenti in tempi molto ridotti. Per realizzare il progetto si sono riunite 3 aziende con consolidate e specifiche esperienze nel controllo dimensionale e nella produzione con tecnologie innovative: Mod.En Srl, Pro-Design Snc, Skorpion Engineering Srl. La modularità Già da tempo il ricorso a soluzioni modulari offre vantaggi, sia riguardo all'ottimizzazione di tempi e costi produttivi sia in termini di ottimizzazione dei processi. La modularità, nella storia dell evoluzione degli organismi viventi, ha dimostrato essere la risposta vincente. Gli organismi modulari, rispetto a quelli mono-strutturali, risultano infatti garantire: crescita e duplicazione enormemente più facile, specializzazione della funzione di ciascun modulo, tolleranza ai guasti dell organismo, adattamento rapido all ambiente mediante modifiche a singoli moduli. Questi vantaggi si ritrovano anche nelle soluzioni modulari prodotte dall industria per le più svariate applicazioni. Anche nello SMART GAGE è quanto mai valido. Le tecnologie additive Con il progetto SMART GAGE si è pensato di affiancare alle soluzioni modulari tecnologie di nuova generazione, quali quelle dell'additive Manufacturing (AM). Le tecnologie cosiddette additive o di additive manufacturing AM, comunemente identificate in stampa 3D, raggruppano processi di produzione e fabbricazione additiva che partono da modelli digitali e, strato su strato, creano l oggetto aggiungendo il materiale nelle zone previste dal suo modello matematico. Queste tecnologie sono in contrapposizione alle tradizionali tecniche sottrattive (lavorazioni per asportazione di truciolo, taglio e foratura). La modularità + Le tecnologie additive Il mondo dell'am si è notevolmente evoluto negli ultimi anni ed è in grado di produrre oggetti in materiali eterogenei. Grazie alla ricerca continua, si possono utilizzare e sfruttare nuove leghe quasi giornalmente. Inoltre la stampa 3D è in grado di produrre pezzi funzionali, che hanno forma e struttura spesso non realizzabili con le tradizionali tecnologie di manifattura andando inoltre a risparmiare materiale e a ottenere prestazioni meccaniche similari o superiori. Nella realizzazione di attrezzature di controllo si presenta quasi sempre l'esigenza di creare gruppi con sagome complesse che, con i metodi tradizionali, richiederebbero tempi e costi molto elevati. Grazie alle tecnologie di AM questa criticità è stata superata: si possono produrre strutture e componenti in tempi molto brevi, senza dover ricorrere a laboriose operazioni di fresatura a 5 assi e riducendo la quantità di particolari meccanici occorrenti. Ed i costi saranno competitivi anche per quantità singole. Con SMART GAGE inoltre si ottiene un guadagno in tempo grazie a: a) progettazione con pezzi normalizzati: è un montaggio di normalizzati, e non un progetto costruttivo che nasce da zero b) i componenti e semilavorati normalizzati sono disponibili in tempi brevissimi (pochi giorni) e sono facilmente sostituibili nel caso di modifiche al progetto

3 Si raggiungono quindi due risultati importanti: la minimizzazione dei tempi e dei costi di produzione e l aumento della leggerezza del prodotto. Ulteriore vantaggio offerto dall'impiego di tecniche di prototipazione rapida abbinata alle soluzioni modulari è la facilità nell'apportare modifiche al progetto. La morfologia "multipla" della struttura modulare fa sì che un'attrezzatura di misura possa essere: a) facilmente modificabile in fase di avvio della produzione del pezzo misurato, o nel corso della sua vita. b) facilmente utilizzata per analizzare più particolari, riconfigurando rapidamente i gruppi modulari che la compongono. Vi sarà una struttura di base, composta da componenti e profili normalizzati metallici, a cui si andranno ad aggiungere gli elementi finali prodotti tramite AM. Meno MATERIA = > RIDUZIONE DEI COSTI MODULARITA = > Modifiche rapide = > RIDUZIONE DEI TEMPI

4 Il software dedicato Il progetto prevede, inoltre, la possibilità di raccogliere e monitorare i dati attraverso un software dedicato. Il part-program di misura dedicato a ogni calibro SQuaRe permette di guidare l operatore nelle fasi della misurazione e consentirgli di: a) seguire un percorso prestabilito del ciclo di collaudo, riducendo errori umani b) compilare una tabella in automatico contenente i risultati della misura c) archiviare i risultati, sia localmente sia in remoto, rendendo possibili analisi a distanza sull andamento qualitativo della produzione. Ulteriori vantaggi Infine un altro vantaggio che si ottiene con queste nuove soluzioni è l'aumento di accessibilità alla misurazione, qualora il calibro venga usato come sostegno e riferimento del pezzo. Il mondo della metrologia è in continua evoluzione ed i sistemi di ultima generazione come i braccetti di misura, i laserscanner, sono sempre più frequentemente utilizzati nelle linee di produzione. Spesso, con i sostegni tradizionali, si deve ovviare all'ingombro di alcuni elementi che rendono difficoltoso il passaggio del tastatore della CMM, programmando dei cicli di misura piuttosto articolati. Grazie alle più leggere strutture modulari e a sistemi di aggancio/sgancio ripetibili le attrezzature di controllo risultano molto meno "ingombranti" e consentono dunque il passaggio di tastatori di rilievo/misura, rivelandosi così ottime selle di sostegno per il collaudo con sistemi di misura 3D.

5 Ecco per riassumere quali obiettivi si raggiungono con SMART GAGE: 1. Minimizzazione dei tempi e dei costi di realizzazione dei calibri SMART GAGE: questo si traduce in un vantaggio sul time to market del particolare in avvio di produzione 2. Aumento della leggerezza del prodotto: i componenti in AM sono più leggeri rispetto a quelli della meccanica tradizionale, inoltre si possono facilmente realizzare componenti cavi all interno con struttura di tipo reticolare. La modularità consente invece di ridurre la quantità di elementi utilizzati e quindi il peso. 3. Tracciabilità dei risultati: grazie al software dedicato si può facilmente avere un rendiconto affidabile e accurato delle misurazioni effettuate, con rischio di errore ridottissimo. 4. Modifiche e correzioni al progetto in maniera rapida e agevole: un'attrezzatura di misura può essere facilmente modificata o utilizzata per analizzare più particolari, cambiandone la configurazione. 5. Aumento dell'accessibilità alla misurazione: qualora il calibro venga usato come sostegno per la misura 3D. La struttura a moduli più leggera rende l attrezzo molto meno "ingombrante" e consente il passaggio di tastatori di rilievo/misura in maniera più agevole.