Un'azienda produttrice di macchine utensili per il settore automobilistico utilizza Teamcenter per ridurre del 30% i tempi di ciclo e per eseguire la mappatura delle distinte base per l’ingegnerizzazione e la produzione

Riduzione dei costi del ciclo di vita

Per la produzione delle parti in metallo complesse per motori e trasmissioni vengono tradizionalmente impiegate le linee di trasferimento, nelle quali le parti passano da un macchinario dedicato a fasi di lavorazione specifiche (tornitura, fresatura, molatura, ecc.) all'altro seguendo cicli di produzione rigidi. Gli enormi costi di queste linee possono essere ridotti solo se le parti vengono prodotte in quantità sufficiente senza necessità di apportare alcuna modifica. I requisiti di queste linee in termini di spazio sono elevati e il trasferimento delle parti da una stazione all'altra riduce il livello di precisione ottenibile. D'altra parte, a causa dei tempi di inattività intrinseci al processo, i centri di lavorazione universali non raggiungono in genere l'elevato livello di produttività richiesto. Anche la configurazione del mandrino portautensile, che rappresenta un compromesso per la gestione di diverse operazioni di lavorazione, comporta una perdita in termini di precisione.

I centri di trasferimento ANGER MACHINING GmbH (ANGER) combinano i vantaggi delle linee di trasferimento e dei centri di lavorazione. Nel progetto di macchina sviluppato dall'azienda nel 1984, non è il mandrino a muoversi verso la parte, ma è la parte a essere spinta verso più mandrini, ciascuno dei quali ottimizzato per svolgere un compito specifico. I mandrini sono montati in gruppi specifici per componente, e ciò consente di eseguire più fasi di lavorazione contemporaneamente. Grazie a questa ottimizzazione, e alla maggiore rapidità a livello di movimentazione dei componenti all'interno di una sola macchina, la durata del ciclo risulta notevolmente ridotta. Questa concentrazione spaziale fa sì che un singolo centro di trasferimento possa sostituire da due a otto centri di lavorazione convenzionali, riducendo al minimo l'area di installazione, il consumo energetico e la manutenzione, con conseguente riduzione dei costi del ciclo di vita. Ecco perché il concetto di macchina rivoluzionaria è così radicato nell'industria automobilistica in tutto il mondo.

Produttività e flessibilità

"I cicli di innovazione sempre più brevi e la crescente personalizzazione dei prodotti finali comportano una riduzione delle quantità e una maggiore brevità dei cicli di vita di produzione dei singoli componenti", afferma Dietmar Bahn, direttore generale di ANGER MACHINING. "Questo pone le aziende che investono in nuovi macchinari, soprattutto nel settore automobilistico, davanti a sfide impegnative".

Per questo, ANGER ha progettato una nuova serie di centri di trasferimento flessibili per volumi di produzione medio-grandi. Due di questi centri di trasferimento ANGER HCX sono stati ordinati da un cliente giapponese per la lavorazione di corpi valvola. Le teste multimandrino e le teste a revolver con torrette di queste macchine non sono montate direttamente sul telaio della macchina, ma su moduli del trasportatore sostituibili. Senza compromettere la precisione o la velocità di lavorazione, questo sistema, insieme al cambio utensile automatico e al sistema di bloccaggio a punto zero, facilita la riconfigurazione della macchina per la produzione di nuovi componenti, combinando i vantaggi offerti dall'efficace tecnologia dei centri di trasferimento con la massima protezione dell'investimento.

Simulazione e realtà

"Abbiamo assunto un ruolo di primo piano nel campo dei sistemi di trasporto dei componenti in termini di tecnologia di controllo quando abbiamo introdotto sul mercato l'attuale serie di centri di trasferimento HCX nel 2007", afferma Roland Haas, responsabile dell'area tecnologica e di ricerca e sviluppo (R&D) di ANGER MACHINING. "Quando si ha a che fare con parti che si muovono alla velocità della luce a una frazione di millimetro di distanza da 100 punte di utensili e con complesse operazioni di lavorazione in parallelo, è necessario eseguire una simulazione virtuale completa del processo in 3D, e non solo per prevenire le collisioni".

L'importanza della coerenza dei dati ai fini della scelta del software

Il software per il controllo virtuale della produzione doveva semplificare le operazioni meccaniche e connesse ai processi e fornire un ambiente di programmazione intuitivo e sicuro. La tecnologia selezionata doveva essere in grado di adattarsi all'architettura non convenzionale delle macchine ANGER e di importare i dati CAD (Computer Aided Design) direttamente nella simulazione senza bisogno di alcuna programmazione personalizzata. Per molti anni, le macchine ANGER sono state interamente progettate utilizzando il software Solid Edge® di Siemens Digital Industries Software, specializzata in soluzioni di gestione del ciclo di vita dei prodotti (PLM).

"Poiché per noi è importante poter contare su dati perfettamente coerenti e poiché, per un'attività basata su beni di investimento durevoli come la nostra, un sistema orientato al futuro e un supporto affidabile da parte del produttore sono fondamentali, il software di produzione assistita NX di Siemens ha avuto la meglio su altri cinque sistemi", afferma Haas. "Il supporto offerto dal fornitore di software ha incluso anche la progettazione della cinematica della macchina sulla base delle nostre specifiche. Per una simulazione completa della produzione, non dobbiamo fare altro che aggiungere le parti specifiche del contratto da Solid Edge alla macchina virtuale di base".

La simulazione in tempo reale riduce i tempi di conversione e riconfigurazione

Grazie alla simulazione completa del processo di produzione, gli utenti possono sviluppare processi produttivi efficienti e generare programmi di controllo numerico (NC) ottimizzati con rilevamento automatico delle collisioni. NX viene utilizzato sia per l'ingegneria di processo sia per la programmazione delle macchine utensili nell'impianto di produzione. Viene utilizzato anche dai reparti vendite durante le fasi concettuali per dimostrare che la funzionalità richiesta sarà effettivamente disponibile.

L'integrazione del modello di progettazione 3D e la gestione coerente del flusso di lavoro forniscono una base ottimale per il processo decisionale, nonché risultati di pianificazione e calcolo rapidi per prodotti e processi. Nella serie HCX, ANGER ha utilizzato una simulazione completa delle macchine utensili per ridurre i costi di progettazione del 20% e i tempi medi di consegna definiti da contratto del 30%.

Coerenza dal progetto agli assi

Utilizzando il modello di progettazione 3D come input, NX CAM consente agli ingegneri di ANGER di generare rapidamente programmi NC per la lavorazione efficace delle parti. La simulazione integrata della macchina utensile con NX CAM consente una lavorazione senza errori presso il sito di produzione. "La simulazione avanzata della macchina utensile in NX CAM è fondamentale per programmare in modo affidabile le macchine ANGER FLXBL, che utilizzano una tecnologia innovativa per la conversione e il cambio utensile", afferma Markus Schürz, ingegnere progettista di ANGER. "Per gestire l'elevato livello di complessità, le macchine sono dotate di controller SINUMERIK 840D sl e tecnologia di azionamento SIMOTION di Siemens. Il software e le apparecchiature Siemens assicurano la piena coerenza dei dati, dal progetto ai singoli assi".

"Grazie alla simulazione completa dei processi di lavorazione con NX CAM di Siemens Digital Industries Software, garantiamo ai nostri clienti una maggiore efficienza e l'affidabilità dei processi", afferma Haas. "Con NX CAM siamo riusciti a migliorare in modo significativo la nostra competitività".

Teamcenter: un passo importante verso la fabbrica digitale

La gestione della complessità è anche l'obiettivo alla base dell'installazione del software Teamcenter®, anch'esso di Siemens, in tutta l'azienda. "Per noi, l'adozione di Teamcenter ha rappresentato un passo importante verso la fabbrica digitale", afferma Haas. "Il software ci consente di visualizzare i collegamenti tra le nostre macchine e i processi di produzione, offrendoci un quadro completo della catena del valore digitale. Per ridurre l'evidente complessità e riuscire a prendere le decisioni giuste in tempi più rapidi e facendo affidamento su basi solide, colleghiamo Teamcenter ai nostri strumenti software più importanti, dal sistema di pianificazione delle risorse aziendali (ERP) al software CAD Solid Edge. Teamcenter ci aiuta a ottenere un quadro completo della catena del valore digitale".

"Per esempio, trasferiamo le distinte base da Solid Edge al sistema di pianificazione dei processi produttivi, dove i dati vengono separati per rispondere meglio alle esigenze di produzione e poi vengono trasmessi all'ufficio acquisti", afferma Schürz. "In definitiva, le attività di progettazione personalizzata e di elaborazione degli ordini commerciali sono perfettamente sincronizzate".

Circa 30 utenti usano Teamcenter per sviluppare proposte e documentazione, oltre ad attività di laboratorio, sulla base di dati condivisi di comprovata validità. Questo riduce notevolmente gli sforzi necessari per cercare e convalidare i documenti e per soddisfare i requisiti in continua evoluzione in materia di documentazione.

Il primo progetto Teamcenter è stato completato prima del previsto

Oltre a fornire ad ANGER un modo semplice e coerente per tenere traccia dei componenti impiegati nei vari macchinari, Teamcenter consiglia anche componenti e assemblaggi esistenti, consentendo all'azienda di incrementare l'utilizzo dei componenti comuni.

"Ovviamente, quando abbiamo introdotto Teamcenter abbiamo dovuto rivedere i dati e riorganizzarli in modi diversi da quelli a cui eravamo abituati", spiega Schürz. "Ma i nostri sforzi sono stati ampiamente ripagati, in quanto siamo riusciti a completare il nostro primo progetto Teamcenter (un centro di trasferimento HCX utilizzato per la lavorazione multipla di blocchi di valvole per trasmissioni automatiche) con notevole anticipo rispetto alla tabella di marcia".

"La gestione centralizzata dei dati è alla base dei sistemi globalmente interconnessi del futuro", afferma Haas. "Riteniamo abbia perfettamente senso adottare gli standard di Siemens Digital Industries Software su larga scala, poiché sono già considerati lo stato dell'arte dai nostri clienti dell'industria automobilistica. Oltre alle proprietà tecniche del software, buona parte di questo successo è dovuta all'esperienza del partner commerciale di Siemens Digital Industries Software, ACAM Systemautomation GmbH, nella risoluzione dei problemi".