Kärcher aumenta l'efficienza nella prototipizzazione grazie a software CAM hyperMILL®
Alfred Kärcher Vertriebs-GmbH |
Winnenden (Baden-Wuerttemberg), Germania
Prodotti innovativi richiedono sviluppatori creativi e un modello di prototipizzazione in grado di trasformare le idee in modo rapido ed efficiente. Questa apparecchiatura comprende un sistema CAD/CAM che garantisce un uso versatile e semplice. hyperMILL® di OPEN MIND si contraddistingue, per Kärcher, anche grazie alle strategie complete per la lavorazione a 5 assi e ai risultati di programmazione che preservano la sicurezza dei processi.
Avete già pulito? Sicuramente sapete che il verbo "kärchen" (derivato dalla ragione sociale Kärcher) nel linguaggio colloquiale è divenuto sinonimo di "pulire con un'idropulitrice ad alta pressione". Se poi si è in grado di fondare una società la cui ragione sociale venga inserita, come verbo, anche nel dizionario, non è necessario porsi molte domande su quali siano questi prodotti. Come maggiore fattore di crescita, il produttore di macchine pulitrici menziona l'innovazione: 1.000 dipendenti lavorano nel reparto Ricerca e sviluppo, ad oggi Kärcher detiene 630 brevetti attivi e circa il 90% di tutti i prodotti ha un'età di cinque anni o meno.
Ogni nuovo prodotto viene prima concepito nel reparto di prototipizzazione, esistente dal 1988. Il Direttore Achim Sanzenbacher sottolinea: "Siamo dodici collaboratori e ogni settimana produciamo tra i 600 e gli 800 prototipi in acciaio, ottone e materia plastica". Ciò si spiega, dichiara il progettista qualificato, in quanto il lavoro principale si svolge al computer, soprattutto su sistemi CAD/CAM e di programmazione. Per le lavorazioni successive sono disponibili centri a 5 assi, stampanti 3D e macchine per la lavorazione di lamiere.
Per Kärcher, generare i prototipi in casa è una priorità. Permette, infatti, di ridurre il tempo necessario alla commercializzazione e assicura che nessuna competenza venga divulgata troppo in anticipo. La prototipizzazione gode quindi di particolare attenzione e supporto quando si tratta di investimenti che spianano ulteriormente la strada al primo modello funzionale. Un esempio è la tecnologia CAD/CAM a cui il costruttore di prototipi ricorre già dall'inizio degli anni '90.
"In questo test abbiamo potuto sperimentare hyperMILL® in condizioni pratiche. Successivamente, non ho avuto dubbi che questo sistema CAD/CAM fosse la soluzione perfetta per noi: semplice nella programmazione, rapido nella truciolatura e affidabile nel risultato di lavorazione".
Michael Wussack, uno dei quattro esperti CAM e di fresatura nel team di prototipazione
Una soluzione CAD/CAM all'avanguardia
Da novembre 2018, Sanzenbacher e il suo team impiegano per la truciolatura il sistema hyperMILL® di OPEN MIND che offre particolari punti di forza nelle strategie dedicate alla lavorazione a 5 assi. Tuttavia, l'impulso per il nuovo investimento è venuto da un'altra direzione altrettanto importante. "Con il nostro precedente fornitore CAM abbiamo sperimentato problemi di assistenza per cui non abbiamo ricevuto aggiornamenti software e per post-processor", dichiara Achim Sanzenbacher, e sottolinea: "Non potevamo permetterci di lavorare con sistemi obsoleti. I nostri pezzi diventano sempre più complessi e abbiamo bisogno di sfruttare ogni perfezionamento e ogni eventuale supporto applicativo del produttore CAM".
Nella scelta del nuovo sistema CAD/CAM, il team di truciolatura composto da quattro persone si è focalizzato su un'allettante offerta di assistenza e, ovviamente, sull'avanguardia tecnologica. I quattro maggiori fornitori di sistemi CAD/CAM sono stati dapprima invitati a un benchmark in cui era necessario programmare, e successivamente lavorare, un complesso componente a 5 assi con scanalatura elicoidale, rispettando i requisiti comuni nella prototipizzazione. Ciò significa che i dati CAD, presenti al mattino, devono essere trasformati entro sera in prodotto finito, lavorando con un unico staffaggio.
Due dei fornitori di software interessati non hanno neppure partecipato. "Per loro il tempo di preparazione era troppo poco", ipotizza Achim Sanzenbacher. Al contrario, Steffen Völker, Project Manager Tecnico e Specialista applicativo per la costruzione di stampi e la prototipizzazione presso OPEN MIND, non ha avuto alcun problema. Utilizzando il sistema CAM hyperMILL®, ha completato il progetto con grande abilità. Il pezzo del benchmark è stato lavorato fino al pomeriggio su un Hermle C400. Michael Wussack, uno dei quattro esperti CAM e di fresatura nel team di prototipazione, è rimasto piacevolmente sorpreso da questo scenario: "In questo test abbiamo potuto sperimentare hyperMILL® in condizioni pratiche. Successivamente, non ho avuto dubbi che questo sistema CAD/CAM fosse la soluzione perfetta per noi: semplice nella programmazione, rapido nella truciolatura e affidabile nel risultato di lavorazione".
Steffen Völker (destra), Esperto applicativo presso OPEN MIND per la costruzione di stampi e la prototipizzazione, supporta Michael Wussack e i suoi colleghi anche in loco, se necessario.
Assistenza partner garantita
Questa giornata ha destato inoltre un ulteriore interesse, come racconta Achim Sanzenbacher: "Eravamo certi di aver trovato un partner equo in OPEN MIND in grado di offrire l'assistenza di cui abbiamo bisogno".
Aleš Vurušič, Key Account Manager competente di OPEN MIND, e Steffen Völker mantengono generalmente stretti contatti con i propri clienti. Per l'esperto di applicazioni, questo significa andare incontro attivamente ai clienti. Steffen Völker ha contattato Kärcher all'inizio di ogni settimana per raccogliere eventuali problematiche e correggerle tempestivamente, che si trattasse della programmazione o di questioni legate al componente. Ha riscontrato un numero ridotto di segnalazioni poiché l'utente CAM nel reparto prototipizzazione di Kärcher disponeva di un'elevata competenza specialistica: "Grazie all'esperienza nel mondo CAM, i programmatori hanno avuto bisogno di pochissima assistenza durante il loro lavoro di ogni giorno".
Da sinistra verso destra: i costruttori di prototipi Achim Sanzenbacher e Michael Wussack sono grati del supporto offerto da Steffen Völker e Aleš Vurušič di OPEN MIND.
Michael Wussack e i suoi colleghi della truciolatura dispongono infatti di una licenza hyperMILL® Expert con tutti i 13 cicli a 5 assi del pacchetto per superfici e cavità, nonché i moduli Sgrossatura e Finitura del pacchetto prestazioni hyperMILL® MAXX Machining. L'operatore principale spiega: "Ci siamo trovati subito a nostro agio con hyperMILL®, l'interfaccia è strutturata in modo pratico e intuitivo. Soprattutto, la filosofia operativa rimane la stessa in ogni ciclo". Una condizione, spiega Aleš Vurušič, che nasce dal fatto che OPEN MIND sviluppa l'intero software in-house.
hyperMILL® offre 13 diversi cicli a 5 assi nel pacchetto per superfici e cavità. In questo modo, il programmatore può selezionare la strategia corretta per ogni componente, indipendentemente dalla complessità.
CAM e CAD, una realtà integrata
Una condizione valida anche per hyperCAD®-S, il sistema "CAD for CAM", che OPEN MIND ha sviluppato appositamente per i programmatori CAM al fine di velocizzare i cicli durante la programmazione NC. "È completamente integrato in hyperMILL®", sottolinea Michael Wussack. "In questo modo, posso passare da CAM a CAD e viceversa senza richiamare interfacce separate. Con un notevole risparmio di tempo e preoccupazioni".
Proprio nella prototipizzazione, i componenti devono essere ancora adattati per la fresatura, perché spesso sono stati sviluppati per la successiva produzione in serie tramite iniezione o pressofusione. Per la fresatura è poi necessaria una superficie di appoggio o serraggio, bisogna adeguare un raggio o chiudere un foro. È qui che hyperCAD®-S dimostra la sua efficacia, grazie alle sue funzioni rapide e di semplice implementazione per disegni, superfici e solidi.
Ampio sistema modulare con strategie a 5 assi
Per quanto riguarda i requisiti della fresatura, la prototipizzazione si differenzia enormemente dalla produzione in serie. Per i pezzi singoli non è importante rimuovere gli ultimi decimi di secondo dal tempo di lavorazione. È possibile risparmiare più tempo avendo a disposizione un programma NC pratico e sicuro nei processi, che generi idealmente un pezzo finito con un unico staffaggio. In questo senso, la lavorazione a 5 assi è una tecnologia ideale per la prototipizzazione. Quasi tutti i componenti possono essere lavorati completamente dai cinque lati. Questo porta a tempi di ciclo più lunghi che Michael Wussack, insieme ai suoi colleghi, sfrutta per programmare in anticipo il pezzo successivo.
I punti di forza di hyperMILL® emergono proprio nella fresatura a 5 assi. Fondamentalmente sono disponibili molteplici strategie di inclinazione affinché per ogni geometria e ogni cinematica della macchina sia possibile selezionare una soluzione adeguata. "La programmazione è semplice", dichiara Michael Wussack, "poiché si orienta in linea generale sulla fresatura 3D a 3 assi o con utensile inclinato. Per le note strategie 3D quali finitura a Z costante o ripresa di materiale residuo, è presente solo una finestra aggiuntiva per integrare le inclinazioni a 5 assi".
Automatismi e cicli ad alte prestazioni incrementano l'efficienza
Grazie a numerosi automatismi, OPEN MIND agevola la programmazione a 5 assi. "Un esempio lampante è la cosiddetta indicizzazione automatica", spiega Aleš Vurušič, "che consente di programmare e fresare in un'unica operazione aree la cui lavorazione richiede più inclinazioni dell'utensile". Questa funzione cerca automaticamente per le singole aree di fresatura un'inclinazione fissa priva di collisioni. Le aree che non possono essere realizzate mediante inclinazione, vengono sottoposte a fresatura simultanea a 5 assi.
Anche la ripresa automatica di materiale residuo a 5 assi è utile. Durante la finitura, rileva le aree di materiale residuo non completamente lavorate ed esegue automaticamente la lavorazione necessaria in funzione della definizione dell'utensile di riferimento e dell'area di lavorazione. "Questo ci consente di risparmiare moltissimo tempo", conferma Michael Wussack.
Per la prototipizzazione, la lavorazione di sgrossatura è un'importante forma di truciolatura. Infine, la maggior parte dei componenti viene fresata dal pieno. In Kärcher, il modulo di sgrossatura del pacchetto prestazioni hyperMILL® MAXX Machining ha garantito dei buoni risultati. Kärcher ha investito anche nel modulo di finitura di hyperMILL® MAXX Machining, anche se non è stato molto richiesto finora. Achim Sanzenbacher ne è sicuro: "Dimostrerà i suoi frutti in particolare nella lavorazione dei motori elettrici delle nostre idropulitrici ad acqua calda. Qui dobbiamo rifinire numerose alette di raffreddamento il cui spessore deve corrispondere esattamente a quello per le misurazioni termiche. Utilizzando un utensile a barile e la corrispondente strategia di finitura tangenziale, posso promettermi di ridurre a metà i tempi di lavorazione".
La sicurezza è fondamentale
Per Achim Sanzenbacher, il futuro riserva un'ulteriore automatizzazione dell'area di fresatura: "Anche nel nostro reparto di prototipizzazione, puntiamo a ottimizzare il tempo con efficienza e sfruttare i macchinari durante la notte e il fine settimana, con un ridotto impiego di personale”. L'inizio è già stato compiuto, con un Hermle C22 dotato di cambio pallet a sei configurazioni.
Poiché l'automatizzazione richiede la massima sicurezza dei processi, il Direttore del reparto prototipizzazione punta a realizzare un ambiente affidabile di controllo e prevenzione delle collisioni. hyperMILL® predispone a tale scopo soluzioni efficienti, ad esempio, soluzioni di simulazione, che interessano l'intero ambiente macchina. Per la lavorazione simultanea a 5 assi, hyperMILL® calcola un'inclinazione utensile priva di collisioni addirittura in maniera autonoma. L'utente definisce solo quale asse di rotazione preferito, in base alla cinematica della macchina, debba essere impiegato per prevenire eventuali collisioni.
Risparmio di tempo durante la programmazione e la truciolatura
Achim Sanzenbacher è soddisfatto: "Con OPEN MIND e la soluzione CAM hyperMILL®, il pacchetto completo si rivela perfetto per le nostre esigenze di prototipizzazione. Il sistema modulare della strategia è davvero universale, l'interfaccia utente univoca e chiaramente strutturata per tutti i cicli. I programmi generati garantiscono la sicurezza dei processi. Inoltre abbiamo acquisito maggiore velocità”. Anche se ciò non si può ricollegare ai dati relativi ai componenti, "il rendimento è tuttavia cresciuto in modo misurabile. Per me, hyperMILL® nella prototipizzazione è al momento un passo avanti a tutti".
Galleria
Per creare programmi di fresatura che garantiscano la sicurezza dei processi, i progettisti si affidano al sistema CAD/CAM hyperMILL® di OPEN MIND.
La lavorazione a 5 assi rientra nelle tecnologie fondamentali per la prototipizzazione. Dopo il serraggio si procede alla lavorazione completa su cinque lati: il ciclo di lunga durata viene sfruttato dai produttori di prototipi per la programmazione del componente successivo.
In Kärcher vengono prodotti ogni settimana da 600 a 800 prototipi. Una delle tecnologie preferite è la fresatura a 5 assi.
Un componente esemplificativo è il giunto della pistola EASY!Force per l'idropulitrice professionale ad alta pressione HDS. Viene fresato a cinque assi nel reparto di prototipizzazione. Il complesso contorno include inoltre attacchi per il flessibile e il tubo del getto.
Il giunto in ottone fa parte dell'elemento di tenuta della pistola EASY!Force dell'idropulitrice ad alta pressione. Comprende inoltre componenti meccanici come ad esempio leve prodotte (come prototipo) con una stampante 3D, come avviene per i semigusci.