STUDIO DI UNO STABILIMENTO PER LO STAMPAGGIO AD INIEZIONE DI COMPONENTI IN PLASTICA

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1 STUDIO DI UNO STABILIMENTO PER LO STAMPAGGIO AD INIEZIONE DI COMPONENTI IN PLASTICA INTRODUZIONE Si richiede lo studio di massima di uno stabilimento per lo stampaggio ad iniezione di prodotti in materiali termoplastici destinati all industria dell elettrodomestico. Lo stampaggio ad iniezione di resine termoplastiche rappresenta una tecnica di lavorazione tradizionale eseguita con stampi in acciaio su presse idrauliche. Metodo di trasformazione: Attrezzature di produzione: Macchinario: Stampaggio ad iniezione Stampi in acciaio Presse idrauliche ad iniezione Banchi di assemblaggio e controllo Linea di montaggio NOTE GENERALI Lo stabilimento deve essere concepito come un complesso produttivo a sè stante. Lo studio e la progettazione saranno eseguiti tenendo conto delle seguenti informazioni di carattere generale: 230 gg lavorativi all anno con 2 turni al giorno (per complessive 15 h giornaliere); le materie prime giungono allo stabilimento mediante autotrasporto; il loro stoccaggio è da prevedere in un magazzino opportunamente attrezzato; stoccaggio dei prodotti stampati ed assemblati è previsto in un unico magazzino; la produzione è in flusso senza stoccaggi intermedi. DESCRIZIONE DEL PRODOTTO Componenti resina termoplastica (ABS-PC e Poliammide) stampati per iniezione. Lo stampaggio ad iniezione si ottiene per riscaldamento del materiale sino a giungere alla plastificazione e successiva iniezione in stampi che impongono una forma delimitata e precisa al materiale interposto, segue quindi il raffreddamento e la solidificazione.

2 TECNOLOGIE E MACCHINARIO Le operazioni realizzate nella produzione allo studio sono le seguenti: ricevimento materia prima ed immagazzinamento caricamento del materiale in silos essicamento del materiale caricamento del materiale nella tramoggia della pressa stampaggio [Plastificazione Iniezione Raffreddamento Estrazione] prelievo del particolare stampato tramite robot manipolatore smaterozzatura [eliminazione della carota di iniezione dal pezzo] deposizione e movimentazione su nastro trasportatore scarico manuale dal nastro preassemblaggio componenti su banco e controllo assemblaggio finale su linea di montaggio imballo in scatola pallettizzazione ed invio al magazzino etichettatura e spedizione. In particolare, le suddette operazioni consistono nelle seguenti attività: 1. RICEVIMENTO MATERIA PRIMA - il materiale plastico arriva sotto forma di granuli all interno di contenitori in cartone ( octabins ) oppure in sacchi; 2. CARICAMENTO DEL MATERIALE IN SILOS gli octabins vengono trasportati a lato delle singole presse ed i granuli caricati, a mezzo di un sistema di aspirazione in depressione, all interno mini-silos di essicazione posti anch essi a lato pressa; 3. ESSICAMENTO DEL MATERIALE all interno di silos i materiali plastici vengono essiccati allo scopo di eliminare la umidità residua prima del successivo riscaldamento per la plastificazione; 4. CARICAMENTO DEL MATERIALE NELLA TRAMOGGIA: il materiale essiccato viene aspirato nella tramoggia di carico della pressa, posta al di sopra del gruppo di plastificazione iniezione; 5. PLASTIFICAZIONE: il materiale cade nel gruppo di plastificazione e qui viene scaldato fino ad essere portato allo stato fluido; 6. INIEZIONE: il materiale fuso viene iniettato all interno dello stampo; 7. RAFFREDDAMENTO: giunto all interno dello stampo e completata la figura del pezzo stampato, il materiale si raffredda e ritorna allo stato solido; 8. ESTRAZIONE DEL PEZZO E SCARICO: lo stampo si riapre ed il robot manipolatore montato sulla pressa estrae il pezzo a mezzo di una mano di presa e lo deposita su un nastro trasportatore posto a lato della pressa; 9. PREASSEMBLAGGIO DI COMPONENTI: alcuni componenti di fissaggio [ inserti, perni,ecc. vengono montati per permettere il succesivo assemblaggio delle parti stampate sulla linea di assemblaggio finale segue un controllo visivo; 10. ASSEMBLAGGIO FINALE: tutti i pezzi stampati o preassemblati nelle operazioni precedenti, dotati degli opportuni componenti, convergono e vengono assemblati tra di loro su una linea manuale di assemblaggio per ottenere il prodotto finito; 11. IMBALLAGGIO E PALLETTIZZAZIONE: il prodotto finale assemblato viene inscatolato e pallettizzato su pedana;

3 12. INVIO IN MAGAZZINO E SPEDIZIONE: le pedane contenenti le scatole con il prodotto finito sono inviate in magazzino, etichettate e spedite. I mezzi di produzione da utilizzare nello stabilimento allo studio sono le seguenti: - Presse idrauliche ad iniezione - Banchi di montaggio - Trasportatori a nastro - Robot manipolatori - Linea di assemblaggio I fabbisogni di materia prima sono indicati in Tabella I I volumi di produzione base richiesti sono indicati in Tabella II I cicli di produzione sono indicati in Tabella III. I valori di produttività dei macchinari utilizzati sono indicati in Tabella IV. I tipi di contenitori da utilizzare sono elencati nelle Tabelle V e VI Il personale impiegato, mansioni e quantità sono indicati in Tabella VII Il costo dei macchinari, attrezzature ed impianti sono indicati in Tabella VIII I macchinari specifici da utilizzare sono riportati negli Allegati MATERIE PRIME Nello stabilimento allo studio dovrà essere previsto un magazzino materie prime, dimensionato in modo da soddisfare le richieste di produzione di Nm giorni lavorativi. Le materie prime sono costituite da materiali termoplastici forniti sotto forma di granuli contenuti in sacchi di grosse dimensioni detti big bags. Ciascun sacco contiene 1000 Kg di materiale termoplastico. Tabella I Fabbisogni Materia Prima (Materiale termoplastico in granuli) Ciclo Prodotto Materiale Simbolo ISO Peso Lordo (kg) Peso Netto 1 (Kg) A Corpo Poliammide PA 1,08 1,0 B Coperchio Acrilonitrile-butadienestirene C Maniglia di Acrilonitrile-butadienestirene presa D Guscio inferiore Acrilonitrile-butadienestirene- Policarbonato ABS 0,55 0,50 ABS 0,25 0,22 ABS-PC 0,20 0,19 PRODUZIONE RICHIESTA La produzione richiesta per ciascun prodotto dovrà essere determinata utilizzando la seguente espressione: 1 Dopo eliminazione della materia rozza di iniezione

4 P = 2 x [(C+N)] /30 x produzione base Dove: P = produzione richiesta per ciascun prodotto [pz/giorno] C: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del nome dello studente N: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del cognome dello studente Tabella II Volume di produzione base richiesto Prodotto finito Componenti per piccolo elettrodomestico Pz/anno Tabella III Cicli di produzione Fase A B C D 10 Arrivo materia prima in contenitori di cartone 20 Immagazzinamento 30 Caricamento in tramoggia di essicazione 40 Trasporto materia prima alle presse mediante trasporto pneumatico 50 Stampaggio + smaterozzatura 55 Controllo visivo di qualità 61 Assemblaggio inserti metallici ( x 6 ) sul corpo 62 Assemblaggio guarnizioni ( x 3 ) e perni di rotazione ( x 2 ) sul coperchio 63 Assemblaggio spugna insonorizzante sui gusci inferiori ( x 2 )

5 70 Assemblaggio finale di tutti i pezzi 80 Inscatolamento in scatolone pallettizzato a lato pressa 90 Trasporto in magazzino spedizioni 100 Etichettatura Filmatura 60 Spedizione al cliente Tabella IV Cedenze produttive del macchinario e delle postazioni Op Macchinario / Operatori Produzione media netta oraria [pezzi/ora] A B C D 50 Pressa 200 Ton / 1 Operatore 50 Pressa 400 Ton / 1 Operatore 50 Pressa 600 Ton / 1 Operatore 61 Banco di assemblaggio inserti metallici / 1 Operatore 62 Banco di assemblaggio guarnizione e perni / 2 Operatori 63 Banco di assemblaggio spugna insonorizzante / 2 Operatori 70 Linea di assemblaggio / 4 operatori

6 MAGAZZINI MATERIA PRIMA, COMPONENTI E PRODOTTI FINITI Nello stabilimento allo studio dovranno essere previsti: un magazzino prodotti finiti, dimensionato in modo da garantire una capacità di stoccaggio pari a C giorni lavorativi [ ggll]. un magazzino componenti di assemblaggio in grado garantire una capacità di stoccaggio di 3 ggll. un magazzino materia prima in grado di garantire una capacità di stoccaggio di 10 ggll I vari prodotti finiti, componenti e materiali sono contenuti entro contenitori riportati alle tab. V e VI. Tabella V Contenitori materia prima e componenti Tipo Codice Quantità Dimensioni [mm] PA Scatolone Octabin 2 su A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500 pedana ABS Scatolone Octabin su pedana A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500 ABS PC Scatolone Octabin su pedana A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500 Spugna Scatola in cartone C x 300 x 300 Perni Scatola in cartone B x 200 x 200 Guarnizione Scatola in cartone C x 300 x 300 Inserto Scatola in cartone B x 200 x 200 Tabella VI Contenitori prodotti semifiniti e prodotto finito Tipo Codice Quantità Dimensioni [mm] Corpo Scatolone in cartone su pedana D 45 pz 1000x1200x800 Coperchio Scatolone in cartone su pedana D 45 pz 1000x1200x800 Prodotto Scatola in cartone su pedana E 1 400x400x600 finito Portamaniglia Scatolone in cartone su pedana D 152 pz 1000x1200x800 Guscio inferiore Scatolone in cartone su pedana D 96 pz 1000x1200x800 Tabella VII Personale Sulla base dei due turni lavorativi base il personale da prevedere nel reparto produttivo dello stabilimento è il seguente: 2 Contenitore in cartone a base ottagonale

7 Figura Codice Quantità Mansione Operaio OP1 Vedi Tabella IV Prelievo pezzi stampati da trasportatore a lato pressa, assemblaggio componenti. Capoturno CT 1 per turno Supervisione attività lavorativa Carrellista OP2 Da definire per turno Trasporto prodotti finiti in magazzino e componenti dal magazzino al reparto produttivo Addetto pressa OP3 1 ogni 4 presse Regolazione parametri di stampaggio Manutentore - 1 per turno Attività di manutenzione programmata e supporto alla produzione CONTENUTI DELLO ESERCITAZIONE DA PRESENTARE A) Lo studio dello stabilimento dovrà comprendere gli elaborati seguenti: 1. studio del plant layout sulla base di disegno quotato, in scala 1:100, con indicata la disposizione delle macchine e delle relative postazioni di lavoro, dei magazzini e delle zone accessorie ( manutenzione,uffici,servizi,ecc.); 2. studio di un area di lavoro di dettaglio in scala 1:25; 3. su una copia del disegno di plant layout deve essere riportato il flusso dei materiali. B) Nell ambito dello stabilimento si considerino le seguenti aree: - ufficio accettazione arrivi - magazzino materie prime - magazzino prodotti finiti - magazzino componenti sono inoltre da prevedere e disporre nel lay-out, senza dettagliarne la progettazione interna le seguenti Aree di Servizio: - attrezzeria e manutenzione 250 m 2 - isola tecnica adiacente al fabbricato principale (sala compressori, centrale elettrica, centrale termica, sala pompaggio acqua) 80 m 2-1 uffici supervisori di reparto 4x16 m 2 - uffici direzione 80 m 2 - deposito stampi 50 m 2-2 aree ristoro 10 m 2 - infermeria 20 m 2 - mensa 1,6 m 2 per ogni dipendente contemporaneamente presente - servizi igienici 0,25 m 2 per ogni dipendente contemporaneamente presente - 2 spogliatoi 1,6 m 2 per ogni dipendente contemporaneamente presente Lo studio deve essere esplicitato, oltre che dai disegni, anche da una relazione descrittiva, la quale svilupperà, tra l altro, i seguenti argomenti:

8 - volume di produzione annuo dei diversi prodotti; - superficie coperta, volume e disposizione dei pilastri dell edificio - posizione degli accessi, uffici e servizi igienico sanitari; - numero totale di addetti; - soluzioni adottate per la movimentazione dei materiali e calcolo dei mezzi di movimentazione; - soluzioni adottate per i magazzini. Tenendo conto dei costi in opera delle macchine operatrici e delle relative attrezzature e di altri costi (forniti nella tabella o individuati durante lo sviluppo del progetto) dovrà essere valutato l investimento necessario e previsto un ampliamento proporzionato ad un aumento del 30% della produzione attuale. Tabella VIII Costo delle macchine, attrezzature ed impianti Pressa 200 ton Pressa 400 ton Pressa 600 ton Banco di assemblaggio inserti Banco di assemblaggio guarnizione Banco di assemblaggio perni Banco di assemblaggio spugne insonorizzanti Edificio industriale /m Impianti generali (riscaldamento, illuminazione,f.e.m., acqua industriale e potabile, aria /m 2 80 compressa) Carriponte da 10 t per trasporto stampi con interasse fra rotaie di scorrimento: < 20 m > 20 m - vie di corsa e rotaie per carriponte - linee di alimentazione f.e.m. /cad /m /m Scaffalatura - tradizionali - drive in - autoportanti - a gravità /vano Transpallet elettrico Transpallet manuale /cad Carrelli a forche: /cad - altezza di sollevamento 3 m altezza di sollevamento 6 m Carrelli trilaterali altezza di sollevamento > 10m /cad Trasportatori a rulli folli Trasportatori a rulli/catene motorizzati /m Portoni Porte di sicurezza /cad

9 Tamponature fonoassorbenti /m 2 80 ALLEGATI Allegato 1 : Immagine del prodotto finito Allegato 2 : Schema pressa ad iniezione Allegato 3 : Immagini presse ad iniezione Allegato 4 : Vista e dimensioni pressa 200 T Allegato 5 : Vista e dimensioni pressa 400 T Allegato 6 : Vista e dimensioni pressa 600 T Allegato 7 : Vista banchi di preassemblaggio Allegato 8 : Vista linea di assemblaggio Allegato 9 : Esempio di Layout

10 NOTE ESPLICATIVE La sequenza delle attività da eseguire per sviluppare il tema proposto è la seguente : Fase della esercitazione Calcolo del volume di produzione Determinazione dei mezzi di produzione e del personale Scelta del tipo e di dimensionamento del magazzino. Definizione dei Layout di dettaglio delle isole di lavoro Dimensionamento dei singoli reparti, e delle aree di servizio Procedimento - Calcolo delle quantità annue di prodotti da produrre sulla base dei parametri personalizzati. - Calcolo, sulla base dei dati di produttività, [Tabella IV] del numero di presse, banchi di assemblaggio e addetti alla produzione. - I valori di produttività sono al netto di efficienze produttive (guasti, interruzioni, ecc.) - I calcoli del numero di macchine deve solamente tener conto della capacità produttiva complessiva di ogni tipologia di macchinari. Nella presente esercitazione non sono inserite valutazioni inerenti la programmazione della produzione e la conseguente ripartizione dei carichi di lavoro sui diversi macchinari. - Sulla base dei tipi di unità di contenimento (Tabb. V e VI) e della quantità di materiale da immagazzinare, calcolare il numero di udc da stoccare nei vari magazzini. - Procedere alla scelta del tipo di magazzino più idoneo e calcolarne le dimensioni, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 3, lezione Progettazione di un magazzino. - Disegnare il Layout delle singole postazioni di lavoro secondo i cicli di produzione indicati in Tabella III e sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Studio del plant layout e Unità 5, lezione Studio del lavoro ed ergonomia. - Una volta definite le postazioni di lavoro procedere al dimensionamento dei reparti includendo le aree di servizio sopra indicate, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Metodi di studio.

11 Definizione del Plant Layout a blocchi ed ottimizzare la disposizione dei reparti Definizione del Plant Layout definitivo Disegnazione di un area di lavoro Calcolo dei mezzi di movimentazione - Disegnare un Plant Layout ove le varie aree di lavoro, magazzini ed aree di servizio sono in forma di semplici aree rettangolari [ Blocchi componibili] - Ottimizzare il Layout sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Scelta del plant layout ottimale. - Posizionare i corridoi perimetrali e di reparto, gli uffici e i magazzini, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Aree di servizio interne ed esterne - Posizionare le colonne del fabbricato sulla base della maglia prescelta sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Elementi principali dei fabbricati industriali - Riadattare le forme delle aree di lavoro, magazzini e aree di servizio, sino a giungere ad una forma rettangolare del fabbricato, con dimensioni relative tra i due lati che si avvicinino al rapporto 1: 2 - Posizionare le uscite pedonali e i portoni sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Strutture varie. - Disegnare il Plant Layout definitivo in scala 1: Indicare le principali quote sul disegno e in particolare: o Dimensioni complessive fabbricati o Maglia del fabbricato (intesa sull interasse delle colonne) o Estensioni aree di lavoro o Distanze degli assi di mezzeria dei macchinari dagli interassi delle colonne più vicine, per definire la loro posizione rispetto a dei punti fissi o Un riferimento cardinale - Disegnare il Layout di dettaglio di una postazione di lavoro in scala 1:25, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Studio del plant layout e Unità 5, lezione Studio del lavoro ed ergonomia - Scegliere le tipologie di mezzi di movimentazione sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 2 Trasporti Interni, e in particolare nella Lezione Carrelli per il trasporto e il sollevamento - Calcolare la quantità di mezzi di movimentazione: o Per quanto concerne i carrelli elevatori, prendere in considerazione le distanze tra reparti riferendosi per semplicità ai

12 baricentri dei reparti; tenere conto dei seguenti dati o Velocità media di traslazione 1 m/s o Tempo per ogni operazione di prelievo o deposito nelle postazioni di lavoro 30 s o Tempo per ogni operazione di deposito o prelievo nei magazzini 45 s Flussi di movimentazione - Su una copia del layout indicare i flussi di movimentazione dei materiali, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Scelta del plant layout ottimale Valutazione dei costi - Valutare, con i dati di Tabella VII, il costo dell investimento iniziale per lo stabilimento secondo i volumi produttivi calcolati, il fabbisogno di macchinario relativo ed il Layout definito, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 4, lezione Fasi degli investimenti. Stesura della relazione - Redigere una sintetica relazione tecnica dello studio svolto secondo le indicazioni contenute nel testo.