Ficep, lavorare le lamiere con Energy

di Andrea Pagani

Il mercato globale sta mostrando un andamento altalenante: a fronte di settori in difficoltà, ce ne sono altri che invece stanno riprendendo quota. È il caso del settore energetico, in particolare delle rinnovabili e, ancora più nello specifico, dell’eolico. La corsa alle energie verdi sta infatti  incrementando in maniera significativa le installazioni presenti in tutto il mondo. Contestualmente, salgono anche le potenze che le turbine eoliche sono in grado di generare, con picchi di 15 MW e modelli da 20 MW allo studio. Ciò comporta l’utilizzo di turbine più grandi e di torri più alte su installazioni in-shore e off-shore. In questo contesto Ficep ha sviluppato Energy, una macchina pensata per intercettare queste specifiche esigenze applicative.

Nata per l’eolico

Energy è una macchina a portale mobile e pezzo fisso che nasce per rispondere alle esigenze del settore eolico. Questo centro di lavoro a controllo numerico è pensato per eseguire fresatura, foratura e scrittura su lamiere destinate alla costruzione di torri eoliche. Concettualmente si posiziona in un flusso di lavoro ben preciso, lungo una linea di produzione che vede a monte un impianto di sabbiatura del materiale in arrivo dal laminatoio e una macchina di taglio plasma che sagoma la lamiera in base al programma stabilito e, a valle, una calandra, un impianto di saldatura e uno di verniciatura. Energy nasce quindi dalla spinta delle esigenze dei costruttori di torri eoliche, oggi particolarmente vivace; Ficep è conosciuta per la flessibilità operativa delle proprie macchine, veri e propri centri di lavoro universali. Energy rappresenta dunque una svolta da questo punto di vista? Per certi versi sì, poiché concentra le proprie caratteristiche su una attività ben precisa, ma il progetto modulare lascia spazio a modifiche che permetteranno di affrontare anche altri settori impegnati nella lavorazione di particolari con caratteristiche simili, cioè lamiere di spessore medio-alto che richiedono asportazione di truciolo (foratura, fresatura, taglio, scrittura, cianfrinatura…) di varia entità.

Pensata per la produttività

Questa domanda di alta produttività passa attraverso oculate scelte tecnologiche e progettuali. Nello specifico, le aziende che realizzano particolari per le torri eoliche hanno la necessità di eseguire un doppio bisello sul bordo della lamiera per consentire la saldatura ottimale dopo l’accostamento dei lembi tramite calandratura. È qui che si focalizzano alcune peculiarità di Energy: Ficep ha opportunamente dimensionato tutti i motori (mandrini e azionamento assi) con potenze e coppie adeguate a eseguire questi biselli in un’unica passata. Il motivo è chiaro: trattandosi di pezzi di grandi dimensioni, ciascuna “passata” richiede fino a diverse decine di metri di corsa complessiva. La condizione ideale è dunque una singola passata con la profondità finale stabilita, un impegno non indifferente per motori e utensili. Non solo: i biselli non sono semplici, ma doppi o talvolta tripli (due facce inclinate e una piana). Ciò richiede una fresa speciale e un impegno ancora maggiore di potenza, il tutto giustificato da un netto risparmio di tempo e, di conseguenza, di costi.

L’elevato volume di truciolo che la macchina produce viene gestito attraverso due canali di evacuazione che corrono paralleli all’asse X per tutta la sua lunghezza. Ficep offre la possibilità di scegliere tra diverse opzioni, come i trasportatori a catena o a vibrazione, a seconda delle richieste del cliente. Alta potenza, sempre disponibile I mandrini sono in grado di erogare ciascuno 60 kW di potenza e di raggiungere 5000 giri/min. Sfruttando il cambio a 2 velocità sulla trasmissione principale è possibile ottenere la ragguardevole coppia di 1300 Nm, utile appunto quando è necessario effettuare asportazioni così impegnative. Anche l’attacco è opportunamente dimensionato e robusto, trattandosi di un ISO 50 Big Plus.

La lubrificazione dell’utensile è di tipo minimale: interviene solo sulla fresa con un mix di aria e liquido refrigerante nebulizzato, evitando così l’impiego di complessi sistemi di recupero dell’acqua emulsionata. Questo cambio di velocità è utile per ottenere sia i 5000 giri/min (pensiamo all’utilizzo di utensili di piccolo diametro per operazioni di scrittura), sia la coppia elevata richiesta dalla fresatura dei bordi. Ma poiché la produttività di una macchina dipende non solo dalla sua velocità di esecuzione di una determinata lavorazione ma anche dalla disponibilità effettiva dell’impianto nelle 24 ore e senza stop indesiderati, i progettisti Ficep hanno previsto un sistema a circolazione forzata all’interno del cambio di velocità che comunica con uno scambiatore di calore al fine di tenere sotto controllo la temperatura dell’olio per evitare surriscaldamenti che porterebbero a una interruzione della lavorazione o, peggio, a un guasto. Rispetto ad altre soluzioni presenti sul mercato, che dispongono semplicemente di un sistema a bagno d’olio, la lubrificazione forzata e la termostatazione dell’olio si contraddistinguono per la maggior affidabilità complessiva della macchina. A tale proposito, la trasmissione tra il motore e il mandrino avviene per mezzo di una cinghia dentata bielicoidale che ha il pregio della silenziosità e della ridotta dissipazione di calore: un altro dettaglio che dimostra come l’intera progettazione di Energy e il suo dimensionamento siano stati pensati per lavorare per tempi lunghi e con carichi importanti.

Il piano di lavoro

Un discorso a sé merita il piano di lavoro. L’eolico, ma il ragionamento è valido in generale su particolari con queste caratteristiche dimensionali, prevede l’utilizzo di soluzioni che rendano facilmente riconfigurabile il campo di lavoro. Questo perché – man mano che si sale in altezza nella torre – le lamiere si assottigliano e presentano dimensioni inferiori; per questo spesso il cliente finale preferisce realizzare un basamento in cemento armato a sostegno della superficie di lavoro, sulla quale viene vincolata una lamiera ad alto spessore che viene preparata di fresa dalla macchina stessa. Il risultato è un piano metallico coerente con la geometria della macchina, sul quale vengono posizionati dei moduli magnetici attivi sia sulla faccia superiore (dove viene appoggiata la lamiera da lavorare) sia su quella inferiore (per fissarsi al piano lavorato dalla macchina stessa). L’utilizzo di piani magnetici standard, tipicamente fissati al piano di lavoro con bulloni, costituirebbero un piano di lavoro fisso e difficilmente riconfigurabile, condizione che si scontra con le diverse dimensioni delle lamiere e dei relativi riferimenti di appoggio e fissaggio. Cambia anche la forma dei semilavorati: più si sale, più è evidente la parte conica e lo sviluppo della lamiera presenta una forma più curva rispetto a quelle alla base. Il fatto di utilizzare un sistema a doppia magnetizzazione consente di spostare sul piano i diversi moduli magnetici e di riconfigurare così la zona, affinché risulti sempre adatta ad accogliere il pezzo successivo.

Modulare e riconfigurabile

Il modello descritto nell’articolo fa riferimento alla macchina con taglia da 3 m di larghezza del piano di lavoro, ma Ficep ha in programma la realizzazione di modelli dalla capacità ancora maggiore (fino a 4 m). Sempre il modello in questione è pensato per lavorare lamiere fino a 60 mm di spessore, mentre la versione più grande può arrivare a 140 mm. In lunghezza la Energy si sviluppa sulla base delle dimensioni dei pezzi da lavorare e della modalità operativa: 12 m sono il minimo, ma spesso i clienti prediligono modelli in grado di lavorare in pendolare e quindi sono frequenti i casi di piani da 30 m e più. Quando la macchina viene allestita con 2 stazioni di carico viene generata una protezione con barriere perimetrali fotoelettriche di sicurezza multiple, indispensabili per separare le due aree e consentire alla macchina di continuare a lavorare da un lato, mentre dall’altro gli operatori possono occuparsi dello spostamento della lamiera lavorata e del piazzamento del nuovo particolare da fresare.

Utensili, ma non soltanto

Energy nasce con 2 unità operatrici standard dotate ciascuna di un magazzino utensili a rastrelliera a 3 posti. Sfruttando l’asse della traversa, in grado di proseguire la propria corsa oltre il piano di lavoro, la macchina può prendere direttamente l’utensile senza la necessità di avere sistemi di scambio aggiuntivi. Un dettaglio che, viste le dimensioni e i pesi degli utensili in questione, semplifica notevolmente le cinematiche. Essendo sempre “a bordo macchina”, inoltre, si riducono i tempi di cambio perché non è necessario tornare a un punto fisso di stazionamento degli utensili, ma saranno sempre a disposizione ovunque la macchina si trovi rispetto alla sua corsa complessiva (che, è bene ricordarlo, spesso è di diverse decine di metri). Uno dei 3 posti del magazzino utensili sul lato operatore è occupato da un tastatore. Il suo impiego è fondamentale perché quando la lamiera viene piazzata sul piano magnetico difficilmente sarà posizionata con precisione, ma risulterà leggermente ruotata. Correggere manualmente la posizione della lamiera è un procedimento lungo e difficile da eseguire; risulta molto più semplice e pratico ruotare il ciclo di lavoro sulla base delle misurazioni effettuate proprio dal tastatore. Anche in questo caso Ficep ha pensato a massimizzare la produttività complessiva: recuperare un gran numero di punti e quote su lamiere così grandi richiede parecchio tempo. Come accennato in precedenza, Energy si colloca in un flusso di lavoro ben preciso che vede il taglio plasma come attività subito precedente. Sfruttando il medesimo percorso utensile dalla macchina di taglio plasma e inviandolo digitalmente alla Energy si avrà la certezza della geometria della lamiera e sarà possibile prendere pochi punti con il tastatore (tipicamente i 4 spigoli) per conoscere con esattezza la posizione relativa della lamiera rispetto agli assi macchina. Nella lavorazione di queste lamiere, inoltre, tipicamente una testa si occupa di uno dei lati lunghi mentre l’altra si occuperà degli altri 3. I lati corti infatti non possono essere lavorati con due teste contemporaneamente poiché in genere sono posizionati in diagonale rispetto all’asse trasversale. Essendo le unità operatrici solidali con il gantry, quando una unità sta lavorando l’altra sarà o troppo arretrata o troppo avanzata per eseguire la lavorazione. Si tratta in ogni caso di corse di pochi metri (3 o 4 a seconda del modello di Energy), quindi la produttività rimane comunque elevata.

L’importanza dell’asse Z

Pur trattandosi apparentemente di pezzi bidimensionali, in realtà queste lamiera hanno una terza dimensione in Z che va oltre lo spessore del materiale. Le lamiere, per propria natura, non sempre sono perfettamente planari. Se la fresa non seguisse l’andamento in Z del materiale si rischierebbe di rompere l’utensile o di non eseguire la lavorazione, poiché il materiale si troverebbe su un piano diverso rispetto a quello dell’utensile. Per questo Ficep ha previsto di serie un asse verticale pneumatico con un sensore ad anello attorno al mandrino che si appoggia sulla lamiera. Questo dispositivo è dotato di un sistema di retroazione che segnala al controllo numerico l’effettiva quota della lamiera e, quindi, alza o abbassa l’asse Z per seguire al meglio il profilo della lamiera stessa.

Facile da usare e manutenere

La filosofia costruttiva Ficep è fortemente improntata alla modularità dei componenti e prevede l’impiego di diversi assiemi comuni ad altre macchine dell’azienda. Si tratta dunque di parti già ben ingegnerizzate e rodate. Lo stesso vale per la componentistica commerciale, di tipo standard e di facile reperibilità ovunque nel mondo. Per esempio, tutte le cremagliere (escluse quelle dell’asse X, che presentano dimensioni maggiori per reggere il carico per cui sono pensate) hanno modulo 3 e sono comuni con quelle di altre macchine Ficep. Così facendo, una carpenteria dotata di più impianti forniti dall’azienda di Gazzada Schianno (VA) non dovrà avere un magazzino ricambi eccessivamente fornito, ma sarà sufficiente che abbia solo alcune parti per soddisfare le esigenze di manutenzione di molteplici macchine. Questo è solo un esempio; lo stesso discorso vale per i pignoni, per i cuscinetti e così via.

Carta d’identità della macchina

Nome – Energy
Qualifica – Macchina per fresatura lamiera
Costruttore – Ficep SpA – via Matteotti 21 – 21045 Gazzada Schianno (VA)
tel. +39.0332.876111 – e-mail: [email protected] – www.ficepgroup.com
Corse assi
Asse X – da 12.000 mm
Asse Y – 3000 (4000) mm
Asse Z – 640 mm
Velocità assi
Assi X,Y – 30 m/min
Asse Z – 20 m/min
Potenza mandrino – 60 kW (S3)
Velocità massima di rotazione – 5000 giri/min
Attacco utensile ISO 50 Big Plus
Magazzino utensili 3+3 posti
Diametro massimo utensile di foratura – 100 mm
Diametro massimo utensile di fresatura – 300 mm