Crescere in un mercato competitivo grazie all’automazione

Tempi di consegna più brevi, qualità più elevata e costi inferiori

“Prima impiegavamo 18-22 settimane per realizzare uno strumento per l'industria automobilistica,” afferma Henry Kalkman, presidente di JK Machining. “Ora, siamo passati a 10-12 settimane. Tutti i nostri clienti vogliono accelerare la commercializzazione dei prodotti. All’estero, i produttori di stampi hanno vantaggi in termini di costi e stanno incrementando i livelli di qualità. Sono i nostri principali competitor.”

JK Machining fa fronte a queste sfide avvalendosi di tecnologie all’avanguardia e di un team dedicato di 15 collaboratori esperti nella progettazione e produzione di stampi. L’azienda gestisce un'officina attrezzata con macchine utensili dotate di funzionalità avanzate, inclusi centri di lavorazione ad alta velocità, rettificatrici, fresatrici e macchine per l’elettroerosione (EDM).

Vantaggio competitivo ottenuto con tecnologie all’avanguardia

Diversi anni fa, JK Machining si è posta come obiettivo quello di migliorare le proprie funzionalità CAD/CAM, al fine di incrementare la propria efficienza e competitività. Per farlo, l’azienda ha scelto NX™ di Siemens Digital Industries Software, che include funzionalità avanzate di CAD e CAM e strumenti specializzati per la progettazione di stampi.

In precedenza, per progettare e produrre stampi, JK Machining utilizzava sistemi software diversi e il passaggio dalla progettazione alla produzione richiedeva di esportare i dati dal sistema CAD, in un formato neutrale di interscambio, e di importarli nel sistema CAM per la programmazione NC. Tuttavia, il trasferimento e la conversione dei dati comportavano ulteriori passaggi ed errori nel processo, a discapito della produttività. Inoltre, complicavano la gestione delle modifiche ai progetti, già difficili da tracciare e implementare in modo corretto all’interno di un processo così articolato.

Le precedenti soluzioni software utilizzate da JK Machining, per la programmazione NC, non disponevano di funzionalità chiave, limitando le tipologie di lavori che l'azienda poteva svolgere. Ad esempio, quando JK Machining ha deciso di munirsi di macchine a 5 assi ad alta velocità, il software di programmazione NC si è rivelato difficile da utilizzare e da personalizzare per rispondere meglio ai requisiti specifici di velocità ed efficienza.

JK Machining ha scelto NX sulla base di diverse caratteristiche chiave presenti nel software. Grazie alle sue funzionalità completamente integrate, NX ha permesso l'automazione dell'intero processo di sviluppo degli stampi, dalla progettazione alla produzione. Gli strumenti CAD di NX includono potenti funzioni che consentono di lavorare con i modelli geometrici forniti dai clienti, nonché funzionalità specifiche dello stampo che supportano un workflow ottimale per la progettazione degli stampi. Inoltre, per la programmazione NC, il software NX CAM offre strumenti all’avanguardia per la programmazione di macchine a 5 assi ad alta velocità, permettendo all'azienda di sfruttare appieno le capacità delle proprie macchine utensili avanzate. Grazie a questo sistema integrato, JK Machining ha ottenuto un thread digitale che ha permesso l'automazione dell’intero processo, dalla progettazione alla produzione.

Supporto dal partner Siemens, CAM Logic, Inc.

JK Machining si affida a CAM Logic, Inc., partner di Siemens Digital Industries Software, per le attività di consulenza e supporto all’implementazione. “L’assistenza che riceviamo da CAM Logic, Inc. è importante soprattutto quando otteniamo nuove versioni del software,” sostiene Henry Kalkman, presidente di JK Machining. “Ci aiutano, infatti, a comprendere le nuove funzionalità di ogni versione e come possiamo applicarle al meglio.”

Sviluppo degli stampi con NX

Il processo tipico di progettazione degli stampi, presso JK Machining, ha inizio quando i clienti inviano i modelli CAD delle parti che desiderano realizzare, insieme a una richiesta di preventivo del progetto. Generalmente, i modelli CAD si presentano nel formato neutrale di interscambio STEP; JK Machining, in seguito importa i dati geometrici in NX. Per la preparazione del preventivo, l’azienda si basa sulla propria esperienza nella progettazione di stampi. “Grazie alla nostra lunga esperienza, so per certo quanto costerà uno stampo o un sistema di canali caldi,” afferma Kalkman. “Siamo in grado, inoltre, di preparare con precisione le offerte, fondamentali per la nostra attività.”

La progettazione dello stampo ha inizio nel momento in cui JK Machining si aggiudica il progetto. L’azienda fa ampio uso degli strumenti di progettazione specializzati di NX Mold Wizard per la creazione di stampi, anime e cavità, canali di colata, linee di raffreddamento e altre feature dello stampo. “Grazie a NX, siamo avanti anni luce rispetto a quando progettavo stampi in 2D”, afferma Brian, progettista di stampi con 30 anni di esperienza e fruitore di NX da oltre 10 anni. “Gli strumenti di analisi dello stampo sono eccezionali; posso riconoscere facilmente i sottosquadri o gli spazi dov’è necessario inserire più angoli di sformo. Posso cercare pareti spesse o sottili e determinare automaticamente il peso totale dello stampo e il suo centro di gravità.”

Brian è entusiasta anche di altre funzionalità automatizzate presenti in NX. “Le librerie di progettazione degli stampi consentono davvero di risparmiare tempo; le abbiamo aggiunte nel corso degli anni”, afferma. “NX Mold Wizard ha agevolato e automatizzato le modifiche ai progetti: quando riceviamo il modello corretto di un componente, possiamo semplicemente aprirlo, ridurlo, confrontare la parte vecchia con quella nuova, determinare le differenze e apportare rapidamente le modifiche necessarie.”

“Anche la creazione delle distinte base è automatizzata, quindi non devo passare giornate a compilarla,” spiega Brian. “Possiamo, inoltre, risparmiare tempo automatizzando molte attività ripetitive, grazie alle funzionalità di journaling e di creazione macro. Posso eseguire un'attività una sola volta, registrarla mediante la funzione journaling e salvarla come macro da utilizzare nei prossimi progetti, accelerando notevolmente il processo di progettazione.”

Produzione di stampi con NX

JK Machining si avvale di NX CAM per programmare tutte le operazioni di fresatura coinvolte nella produzione di stampi. La struttura produttiva dell'azienda comprende due macchine Milltronics, utilizzate principalmente per i cicli di foratura e sgrossatura, e due centri di lavoro verticali Röders ad alta velocità, uno a 3 assi e uno a 5 assi, utilizzati per la finitura di cavità di stampi ed elettrodi da taglio per l’elettroerosione a filo.

I programmatori NC di JK Machining lavorano direttamente sul modello CAD dello stampo e si avvalgono delle funzioni di progettazione di NX per preparare i modelli per la lavorazione, e per progettare gli elettrodi. Gli strumenti CAD sono spesso utilizzati per estrudere, unire e chiudere gli spazi. “Il modello dello stampo contiene molti dati storici di cui ci possiamo avvalere”, afferma Rick, Senior Programmer presso JK Machining. “Ad esempio, se vogliamo rimuovere tutti i canali di raffreddamento o i fori dei bulloni, possiamo realizzarlo con un semplice clic. La tecnologia sincrona in NX è molto semplice e intuitiva. Utilizziamo l’opzione Ottimizza faccia per riparare la geometria delle parti ricevute dai clienti. È molto più semplice rispetto a un processo di riparazione in più fasi. Inoltre, possiamo facilmente spostare, sostituire ed eseguire l’offset delle facce.”

La progettazione e la lavorazione degli stampi, completamente integrate in NX, possono far risparmiare tempo prezioso nella maggior parte dei progetti. “Possiamo facilmente apportare modifiche nel CAD, e passare altrettanto facilmente tra le applicazioni CAD e CAM,” afferma Mitch, CNC Programmer presso JK Machining. “Con il nostro software precedente, progettavamo uno stampo, lo esportavamo dal sistema CAD e lo importavamo nel CAM e quando le cose andavano male, dovevamo rifare tutto.”

Le funzionalità avanzate di programmazione NC di NX contribuiscono a rendere JK Machining più competitiva sul mercato. “Con il nostro software precedente, quando ci veniva mostrata una parte, il più delle volte non sapevamo se saremmo stati in grado di gestirla,” afferma Rick. “Ma ora le cose sono cambiate. Ora possiamo affrontare qualsiasi sfida - parti complesse, tasche profonde - siamo finalmente in grado di programmarle.”

Lavorazioni ad alta velocità

La lavorazione ad alta velocità (HSM, High-Speed Machining) è una tecnologia fondamentale per i produttori di stampi, poiché grazie ad una maggiore velocità del mandrino e di avanzamento si possono ottenere più rapidamente superfici fresate, quasi a specchio. “NX è adatto alle lavorazioni ad alta velocità,” afferma Rick. “Con l’impostazione automatica del raggio, gli ingressi e le uscite dei percorsi utensile, il sistema si presta a percorsi molto rapidi e fluidi. La macchina può mantenere elevati i giri al minuto e la velocità di avanzamento, eliminando gli spigoli vivi, gli arresti improvvisi e le pause sull'acciaio o sulla grafite.”

“Le finiture sono semplicemente fantastiche”, continua Rick. “Grazie alle macchine Röders possiamo ottenere una finitura di superficie eccezionale ad ogni lavoro. Al termine della lavorazione dello stampo, non sono necessari ulteriori lavori al banco. Ciò consente di risparmiare molto tempo e incrementa il tasso di accettazione da parte dei clienti.”

Lavorazione a 5 assi più semplice

I programmatori NC di JK Machining apprezzano in modo particolare i controlli dell’inclinazione asse utensile in NX CAM, che semplificano l'utilizzo della lavorazione a 5 assi. Il software converte automaticamente i percorsi utensile da 3 a 5 assi, per lavorare gli stampi con cavità profonde in modo efficiente. Grazie all’inclinazione dell’utensile, JK Machining può utilizzare utensili più corti per ridurre le vibrazioni, minimizzarne la deflessione e migliorare la finitura di superficie. “Senza l’inclinazione dell’utensile, dovremmo portare la fresa alla rettificatrice e modificarne il collo,” afferma Rick. “Quando si realizza un elettrodo con una fresa da 0,08 cm di diametro che sporge di quasi 4 cm, è necessario rallentare la velocità di avanzamento di un terzo ed eseguire tagli più piccoli. Tutto è molto più lento con la lavorazione tradizionale. Ma grazie all’inclinazione utensile, nella lavorazione a 5 assi di NX CAM, siamo in grado di migliorare la qualità degli stampi riducendo i tempi di lavorazione fino a quattro volte.” Anche Mitch ne apprezza l’utilità: “L’inclinazione asse utensile è incredibile. Grazie a questa funzione, ora possiamo intraprendere molti di quei progetti, un tempo impossibili da gestire.”

Programmazione NC potente, flessibile e versatile

Grazie agli alti livelli di controllo utente e alle numerose opzioni presenti, la fresatura a 5 assi avanzata di NX offre ai programmatori di JK Machining una maggiore flessibilità, al fine di mantenere una velocità di avanzamento elevata e finiture di alta qualità. “La ripresa del materiale residuo è un metodo perfetto per la lavorazione degli stampi”, sostiene Rick. “Sono tante le opzioni a disposizione per ottenere il giusto percorso utensile: si può iniziare dall'alto o dal basso; lavorare dall’esterno all’interno o a ritroso. Con il nostro software precedente non riuscivamo a raggiungere tali risultati. Con NX, invece, siamo in grado di ottenere sempre il giusto percorso utensile.”

Tempi ridotti e programmazione più efficiente grazie all’automazione

JK Machining si avvale di molteplici funzionalità di NX per automatizzare e personalizzare la progettazione e la produzione di stampi. I template dei processi aiutano i programmatori NC a garantire l’utilizzo corretto di metodi e utensili da taglio. “Grazie ai template dei processi non devo preoccuparmi di inserire gli stessi parametri per ogni lavoro, come diametri o profondità di taglio, avanzamenti e velocità”, spiega Rick. “Posso riutilizzare i template salvati per creare un percorso utensile in pochi minuti, anziché un’ora, in cui devo pensare alla profondità, alla parete laterale e alle dimensioni della cresta. Disponiamo di una libreria di template di cicli di lavorazione comprovati, tra cui sgrossatura, semifinitura e finitura, per cui la programmazione NC è automatizzata. Tutto ciò consente di ottenere una lavorazione molto più veloce.”

Personalizzazione delle funzionalità, automazione delle attività ripetibili

JK Machining è molto soddisfatta anche degli strumenti di automazione e personalizzazione aperti, che consentono all'azienda di adattare NX ai propri requisiti specifici. “Apprezzo molto il fatto che NX supporti diversi linguaggi di programmazione”, afferma Rick, “se sto scrivendo un file journal per automatizzare i passaggi ripetuti, posso scegliere il mio linguaggio preferito.” Un altro aspetto evidenziato da Rick è la creazione di programmi NC specifici delle macchine: “Quando abbiamo acquistato la macchina a 5 assi, il nostro software precedente non permetteva di modificare il post-processor. Oggi, grazie a NX Post Builder ciò è stato reso possibile. Utilizzando post-processor ottimizzati, possiamo ottenere i giusti programmi per rendere la lavorazione migliore e più veloce.”

Successo a lungo termine

Kalkman riassume così l'impatto di NX su JK Machining: “NX funziona senza problemi. Utilizziamo il software da diversi anni e nel corso del tempo abbiamo potuto notare numerosi cambiamenti. Se in passato utilizzavamo solo la lavorazione a 3 assi, ora siamo passati alla lavorazione a 5 assi e stiamo già considerando la robotica per automatizzare ulteriormente il processo. L'automazione e i continui miglioramenti introdotti da NX ci hanno aiutato a costruire e a consolidare la nostra reputazione per la consegna puntuale di stampi di alta qualità. È così che restiamo competitivi e facciamo crescere in nostro business.”