Manifattura additiva e sottrattiva nell’Industria 4.0

Nel Polo Tecnologico messo a punto a Bentivoglio (BO), si sono svolti nel mese di ottobre 2017 due eventi dedicati a tutti i professionisti interessati alle più moderne soluzioni integrate per la produzione e la prototipazione, sia attraverso le nuove strategie di stampa 3D, sia utilizzando la tradizionale, e pur innovativa, tecnologia ad asportazione di truciolo.

Silvia Bortolato, marketing manager The3DGroup, ha precisato: «Il Gruppo, con le sue attuali 10 aziende altamente specializzate, offre tutte le competenze necessarie a un’azienda manifatturiera per partire dall’idea del progettista e arrivare rapidamente al prodotto fisico, validato in ogni dettaglio, pronto per la realizzazione in serie, sempre rimanendo all’interno del dominio digitale tridimensionale. Mai come oggi questo tempo è stato così breve, senza sprechi di materiali, tempo e denaro. THE3DGROUP integra sistemi hardware e software coinvolti nel ciclo; i nostri clienti possono creare senza colli di bottiglia modelli virtuali di nuovi prodotti; possono costruire un prototipo funzionante, presentarlo ai venditori, dare immediatamente inizio alla costruzione, ma anche vendere ancor prima di aver avviato la produzione, saltando del tutto il magazzino. Vogliamo fornire ai nostri clienti tutti gli strumenti più innovativi ed evoluti: ecco perché abbiamo deciso di raggruppare sotto un unico tetto, nel senso letterale del termine, tutte le tecnologie di manifattura: il Polo Tecnologico di Bentivoglio, uno stabilimento digitale vero e proprio, vede la presenza di software CAM, di macchine utensili tradizionali, di grandi stampanti 3D da produzione assimilabili a macchine utensili, di competenze specialistiche nella lavorazione dei materiali convenzionali e soprattutto di quelli nuovi».

La stampa 3D professionale

Il primo evento ha visto protagonista Energy Group, specializzata nel settore della stampa 3D, nel quale vanta una lunga esperienza con i prodotti di Stratasys. Sono stati presentati nuovi sistemi per il rapid prototyping e per il digital manufacturing, nuovi materiali e alcuni interessanti esempi applicativi. Lucio Ferranti, general manager di Energy Group (nella foto in alto), ha sottolineato come The3DGroup si sia ingrandito, contando a oggi 14 uffici sul territorio e oltre 6 mila clienti, con prossime sedi da aprire a Torino e Roma: «Energy Group da sola conta circa 600 utenti di macchine professionali, paragonabili ai centri di lavoro. Vogliamo essere sempre più vicini agli utenti: la stampa 3D non è più vista come un sistema scollegato dal resto dell’azienda, ma ha assunto il ruolo di un meccanismo omogeneo al sistema di produzione e di sviluppo prodotto. Non solo prototipi: le macchine Stratasys sono utilizzate normalmente all’interno del ciclo di produzione di macchine automatiche, per esempio, o per costruire strumenti da usare correntemente in officina, per non dire dei settori dell’aeronautica e del motorsport, per cui da tempo si costruiscono in sintesi additiva vere parti strutturali».

Ferranti si è poi soffermato sull’imminente lancio di un’importante novità: «Desktop Metal, azienda partecipata da Stratasys, ha sviluppato una rivoluzionaria stampante per costruire parti in metallo secondo una tecnologia innovativa a costi contenuti, immediatamente fruibile in ufficio, cioè anche senza possedere competenze metallurgiche. Questa stampante trasforma il modo di realizzare parti in metallo: anche senza conoscere la fisica del metallo, ogni tecnico o progettista può costruire un prototipo funzionante e dettagliato nel proprio ufficio. Il sistema è fino a dieci volte più economico rispetto ad altre stampanti 3D basate su sinterizzazione laser».

Tra gli altri aspetti, è emerso come le maggiori potenzialità della produzione additiva si esplicano nella possibilità di produrre oggetti con geometrie complesse non altrimenti realizzabili in un pezzo unico con le tecniche tradizionali, nell’ottimizzazione della struttura costruttiva per un minore impiego di materie prime, nell’ottenimento di maggiori prestazioni utilizzando materiali diversi da quelli oggi in uso. Si registra una drastica riduzione dei costi di realizzazione di varianti rispetto a un modello base, vengono totalmente eliminati gli scarti di produzione e, per la prima volta nella storia della manifattura, è possibile ottenere in un solo passaggio componenti e meccanismi già assemblati.

Manufacturing Day

L’altra giornata ha riguardato l’integrazione tra progettazione e produzione, un incontro professionale rivolto agli operatori CAD/CAM. Se il settore della manifattura comincia a vedere numerose applicazioni della stampa 3D, il “tradizionale” percorso delle lavorazioni meccaniche non è stato affatto abbandonato dall’industria: anzi, si cercano sempre più applicazioni CAM ottimizzate che consentano di programmare qualunque macchina utensile in modo facile e produttivo. Anche in questo caso The3DGroup ha la risposta adatta: si chiama SolidCAM. Il sistema è totalmente integrato nell’ambiente SolidWorks, i cui progetti possono essere letti direttamente nel formato nativo, senza alcuna necessità di conversione; questa caratteristica permette di conservare tutto il valore dei dati, i livelli, i colori, i parametri tipici di SolidWorks. SolidCAM si basa sulla totale associatività dei percorsi utensile con il modello CAD: se si apportano modifiche, tutte le operazioni CAM vengono aggiornate in automatico.

L’incontro con i numerosi tecnici e ingegneri intervenuti si è aperto con la presentazione dell’ultima versione del software, con le analisi dei nuovi comandi, nuove opzioni e opportunità di ottimizzazione che l’utente può sfruttare. Una delle strategie più dirompenti per i suoi esclusivi algoritmi è iMachining; nella sgrossatura garantisce straordinari risparmi con forte aumento di efficienza, riuscendo a ottimizzare i parametri di lavorazione. La “i” vuol mettere in evidenza la “intelligenza” del software, che costruisce il percorso di lavorazione in base alla geometria del pezzo, all’utensile utilizzato, al materiale, ai parametri di lavorazione della macchina. Un percorso del tutto anticonvenzionale: in realtà l’algoritmo di calcolo, affinato in anni di prove e utilizzato largamente in tutto il mondo, produce un codice del tutto coerente e molto efficiente. Se la sgrossatura tradizionale si basa su passate profonde, bassa velocità di rotazione del mandrino, basso valore di avanzamento, iMachining opera al contrario: la velocità di rotazione è sempre la più alta possibile, calcolata intelligentemente in base ai parametri in gioco, e l’utensile rimane sempre in contatto con il pezzo. In pratica vengono eliminati i movimenti in aria, che rappresentano uno spreco di tempo e obbligano l’utente a definire entrate e uscite. Il software è molto semplice da utilizzare e la curva di apprendimento è estremamente breve.

Durante il convegno è intervenuto il primo cliente in Italia di iMachining, Alessandro Miari (titolare dell’omonima officina a Reggio Emilia), che ha testimoniato la sua piacevole iniziale sorpresa nel constatare l’efficienza di iMachining, confermata ormai da anni di utilizzo: «L’utensile asporta a una velocità molto maggiore una quantità costante di materiale in rapporto alle condizioni operative in ogni istante. Le accelerazioni improvvise della macchina sono tutte associate al mantenimento del parametro “feed”, avanzamento. Viene eliminato totalmente il rapido. Incredibile il risparmio di tempo: a seconda dei casi, si supera il 75%!». SolidCAM è anche il sistema CAM adottato da Ducati per la sua divisione Formazione, la scuola interna all’azienda in cui, seguendo il virtuoso esempio delle aziende metalmeccaniche tedesche, Ducati prepara gli specialisti del futuro.

Michele Vignoli è l’addestratore che ha parlato agli intervenuti del progetto DESI (Dual Education System Italy) : «Ormai è parte integrante dell’ultimo biennio scolastico di un paio di Istituti Professionali di Bologna. La fase sperimentale si era già conclusa con grande successo, da un lato diventando modello di riferimento in Italia per le esperienze di alternanza scuola-lavoro e di applicazione del sistema duale, dall’altro nel suo scopo primario, cioè accrescere l’impiego dei profili tecnici nella Motor Valley emiliana. Larga parte delle ore che gli studenti trascorrono in azienda sono dedicate al cosiddetto “apprendimento in situazione” all’interno dei reparti produttivi, rigorosamente in affiancamento a personale esperto ma senza finalità produttive; essi acquisiscono le competenze utili a diventare Tecnici Meccatronici o Operatori CNC (macchine a controllo numerico)».

L’incontro si è concluso con una prova dal vivo su una macchina SolidMill (destinata al settore educational). I partecipanti hanno cercato di stimare il corretto tempo di lavorazione di un pezzo in alluminio: al vincitore un mouse di ultima generazione.