Tooling per l’assemblaggio, trasformare i problemi in soluzioni con l’Additive Manufacturing

Dimezzare il peso di attrezzature speciali, riducendo nel contempo costi e tempi di fornitura: grazie ai servizi offerti da MadeInAdd, un costruttore di motori ha ottenuto grandi benefici dall’impiego dell’additive manufacturing nella produzione di attrezzaggi.

Un veicolo non è formato solo da componenti opportunamente costruiti e assemblati in base alle specifiche di progetto e a un know how progettuale. Esiste un mondo silenzioso costituito dagli attrezzaggi: dime, attrezzature per il montaggio e per l’assemblaggio che rendono possibile realizzare sistemi così complessi. Si tratta di parti “a perdere” che, una volta terminato il proprio compito, vengono dismesse. Realizzarle nel modo più economico, rapido ed efficiente possibile è dunque un obiettivo che contribuisce sia al miglioramento della qualità del prodotto finito, sia alla riduzione dei relativi costi. Ed è proprio dalla richiesta di un produttore di motori a combustione interna che gli specialisti di MadeInAdd hanno sviluppato una soluzione capace di soddisfare tutti questi requisiti.

Le condizioni di partenza

L’attrezzaggio utilizzato dal cliente non si limita a supportare l’operatore nella fase di assemblaggio, ma deve consentire anche di fasare l’albero motore rispetto all’albero a camme. Tale attrezzaggio viene installato direttamente fra il basamento e la testa motore e collegato in modo preciso tramite quattro punti di fissaggio. Attraverso di esso viene poi eseguita la fasatura dell’albero tramite l’uso di due chiavi dinamometriche, una nell’apposito incavo del tool e l’altra all’estremità dell’albero, dopodiché viene esercitata la coppia prevista per far girare l’albero motore e quindi bloccarlo nella corretta posizione angolare. Una volta terminata l’operazione, il tool viene rimosso e si passa al motore successivo.

Il cliente realizzava, con il supporto di un fornitore esterno, delle attrezzature in metallo lavorate su macchine utensili a CNC. La richiesta era ogni volta di poche unità, incluse alcune parti di scorta in caso di rotture o guasti, e la fornitura richiedeva circa 2 settimane. Inoltre, il componente presentava un peso non indifferente, pari a circa 7 kg, e dimensioni importanti (325 x 183 x 200 mm), con conseguenti difficoltà di movimentazione e gestione da parte degli addetti.

La richiesta a MadeInAdd includeva perciò più obiettivi: riduzione del peso, dei costi e dei tempi di fornitura, il tutto senza rinunciare alle caratteristiche meccaniche e di precisione.

La scelta della tecnologia più adatta

La prima attività messa in campo da MadeInAdd è stata la raccolta dei requisiti tecnici per identificare la tecnologia più adatta allo scopo e il relativo materiale da utilizzare. Nello specifico, è stata identificata la tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling) di livello industriale: una soluzione particolarmente interessante sia dal punto di vista economico, sia da quello tecnico poiché garantisce una velocità di stampa relativamente elevata e tolleranze molto buone. Per il materiale, la scelta è caduta sul PA6, poliammide rinforzata dall’inserimento di fibre di carbonio continue inserite durante il processo di stampa. Queste fibre sono state posizionate nei punti di maggiore sollecitazione, al fine di supportare al meglio il pezzo solo dove effettivamente era necessario. A seguito dell’ottimizzazione topologica e dei primi test di stampa, che hanno richiesto solo pochi giorni, il cliente ha verificato l’effettivo raggiungimento di tutti gli obiettivi che si era prefissato.

Vantaggi su tutti i fronti…

Il primo prototipo che MadeInAdd ha fornito al cliente è stato subito testato e validato sul campo: è stato utilizzato al posto dei tradizionali componenti in metallo, dei quali ha mantenuto tutte le caratteristiche volute, cioè resistenza e precisione dimensionale. Il materiale scelto e la particolare conformazione del nuovo pezzo hanno permesso di ridurne il peso complessivo di oltre il 50%, da 7 a 2,5 kg, con evidenti benefici legati alla maneggevolezza. Notevoli anche le tempistiche di fornitura: si è passati dalle circa due settimane per la consegna del precedente particolare in metallo a meno di una settimana per quello realizzato in additive manufacturing. Un dettaglio che ha permesso all’azienda di evitare di prevedere sin da subito pezzi di scorta, la cui assenza in caso di necessità avrebbe fermato le linee produttive, e di affidarsi alla fornitura rapida offerta da MadeInAdd. Necessità che, ad oggi, non si è rivelata necessaria, riducendo ulteriormente i costi legati a inutili e dispendiose scorte a magazzino. Nell’insieme, la scelta di affidarsi all’additive manufacturing ha portato a una riduzione dei costi del 15% per ciascun tool realizzato, moltiplicato per un numero inferiore di pezzi.

…e anche qualche beneficio inaspettato!

L’ottimizzazione topologica resa possibile dalla produzione additiva genera strutture e geometrie molto particolari. In questo caso, lo svuotamento di alcune parti ha portato alla creazione di due “bracci” che - lo confermano anche il cliente e i suoi operatori - si sono rivelati molto pratici per afferrare e maneggiare il componente. Un beneficio inizialmente non richiesto né cercato ma che, una volta realizzato il primo pezzo, è diventato parte delle richieste da parte del committente. I risultati sono stati apprezzati al punto che oggi il cliente ha modificato la modalità di approvvigionamento di queste attrezzature, passando interamente alla consulenza e alla fornitura di MadeInAdd, al quale delega progettazione e produzione, snellendo così la propria catena di gestione e fornitura.

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