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Produzione in rete per casi complessi di lavorazione
Lavorare con intelligenza i materiali duri e fragili
Progetto della Fachhochschule Nordostniedersachsen di Lüneburg
Responsabili del progetto: Prof. Dr. Georgiadis e Prof. Ing. Berger
I contorni dell'immagine video trasferita via Internet sono stati incisi mediante fresatura su questa lastra di marmo (immagine: Fachhochschule Nordostniedersachsen). |
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Le ceramiche industriali e altri materiali duri e fragili possono essere lavorati velocemente e
razionalmente impiegando sistemi di controllo in rete e tecnologie proprie della lavorazione ad alta
velocità. Grazie ai grandi progressi degli ultimi anni è diventato possibile che anche i clienti, i
produttori di macchine e i fornitori possono accedere ai vantaggi dei controlli CNC tramite reti di
comunicazione di facile uso. Ciò consente di ottenere aumenti considerevoli della produttività e
una riduzione dei tempi di inattività dovuti ai guasti. Un progetto integrato di macchina è
stato presentato per la prima volta alla Fiera di Hannover 2000. |
Questa applicazione può essere visionata nella  Pagina di accesso del Settore Tecnica dell'automazione della Fachhochschule Nordostniedersachsen.
Telemonitoring, Teleservice e Telecontrol
In collaborazione con le società Siemens, SNR e IBAG, la Fachhochschule Nordostniedersachsen ha
presentato alla Fiera di Hannover un progetto integrato di macchina per la lavorazione di
materiali duri e fragili, che riunisce funzionalità come il Telemonitoring, il Teleservice
e il Telecontrol in un'unica piattaforma di controllo. In tal modo, i contatti con i clienti,
le modifiche di lavorazione richieste dai materiali e l'ottimizzazione di parametri tecnici
per la produzione possono avvenire praticamente on-line. Aumenta così la trasparenza dell'ambiente
tecnico di produzione, in particolare per lavorazioni singole o in piccola serie, e di conseguenza
si accentua anche l'orientamento al cliente. Viene inoltre garantito un collegamento costante con
i PLC ed i CNC vicini alle macchine per poter effettuare, in caso di necessità, tempestive stime
dei fabbisogni, interventi diretti o correzioni automatizzate.
Mandrino portafresa ad alta velocità
Il progetto presentato comprende una cella di fresatura modulare a 3 assi per la lavorazione
di materiali duri e fragili, cella che tiene conto delle esigenze in merito alla velocità di
spostamento (fino a 20 m/min), della precisione di lavorazione (fino a 0,01 mm) e della resistenza
all'usura di tutti i componenti mobili in presenza delle finissime polveri di ceramica. Il componente
centrale della macchina è un mandrino portafresa ad alta velocità con 7,5 kW di potenza motrice e un
numero di giri compreso tra 20.000 e 42.000 giri/min. Il mandrino, dotato di un raffreddamento
potenziato e provvisto di aria di tenuta sul cuscinetto anteriore per i casi applicativi più complessi.
Visualizzazione del processo via Internet con SIMATIC WinCC
Tutti gli azionamenti, i sensori e le unità di sorveglianza sono collegati a un controllo CNC Sinumerik
840 D, che a sua volta, per la conversione delle esigenze funzionali telematiche, è collegato con Windows
Control Center, il sistema di visualizzazione di processo della Siemens basato su PC e con il Simatic
WinCC/Web Navigator (Server). Quest'ultimo offre la possibilità di visualizzare e di operare su un
impianto tramite Internet o l'Intranet interna all'azienda (o LAN). Come linea di comunicazione
verso l'esterno sono stati preferiti intenzionalmente i collegamenti Internet convenzionali, per
dimostrare l'universalità e la possibilità di applicazione generalizzata della soluzione presentata.
I meccanismi di comunicazione utilizzati dal Simatic WinCC/Web Navigator si basano su un trasferimento
ad alta velocità event-oriented e assicurano quindi prestazioni di prim'ordine sul Web.
Presentazione alla Fiera di Hannover 2000
Per la dimostrazione pratica del concetto della macchina, è stata realizzato un collegamento continuo
in rete della lavorazione nella hall della produzione con il "cliente" nel stand in fiera. Le
potenzialità del sistema sviluppato sono state presentate con l'esempio di lavorazione di rilievi in
marmo tridimensionali nel formato CD commerciale. Per i rilievi complessi, tramite il sistema di
elaborazione delle immagini VIDEOMAT (Siemens), è stato possibile generare e trasferire al controllo
CNC file CAD con fino a 16.000 punti. Prima, durante e dopo le fasi di lavorazione, informazioni
essenziali quali i blocchi NC, gli stati di errore, i valori dei sensori, sono state trasferite a
una postazione in grado di eseguire modifiche caso per caso e persino di interrompere la lavorazione.
Parallelamente a ciò, le due postazioni erano collegate tra loro in audio e video grazie a due
telecamere Web controllate a distanza (SIMATIC WinCC Guardian). Simatic WinCC Guardian ha realizzato
la integrazione delle immagini delle telecamere in una pagina WinCC e ha controllato eventuali
modifiche del contenuto dell'immagine (spostamenti, cambiamenti di colore), che possono poi portare
alla generazione di un messaggio in una banca dati. Lo sviluppo e la realizzazione del prodotto,
anche se in due postazioni lontane, avvengono simultaneamente e sono strettamente interdipendenti.
I profili del volto dei visitatori hanno offerto il modello per il prodotto, che è stato immortalato
nel marmo nel giro di pochi minuti e a 150 km di distanza.
Lavorazione del rilievo in marmo
Per la lavorazione vera e propria sono state utilizzate teste di fresa in metallo duro. Molto
vantaggiosa per il carico termico, la qualità delle superfici e l'usura degli utensili si è
dimostrata la strategia della lavorazione a secco con il campo più elevato delle velocità del
mandrino e valori di avanzamento di 6 m/min-1. Per migliorare la qualità delle superfici, per
i rilievi a maggiore risoluzione è stata prevista la separazione delle fasi di sgrossatura e
finitura con il cambio dell'utensile. Il tempo di lavorazione del rilievo in marmo raffigurato
nell'immagine è stato pari a 6 minuti. Altre applicazioni per la lavorazione di materiali duri
e fragili con pochi trucioli, come i componenti refrattari usati dall'industria automobilistica
e aeronautica, sono al momento in elaborazione.
Sviluppo dei prodotti con uno sguardo al futuro
Con questo progetto è stato introdotto alla Fiera di Hannover 2000 un metodo per lo sviluppo
di prodotti innovativo e orientato al futuro, in cui la progettazione del prodotto e la
realizzazione del prototipo avvengono simultaneamente. I diversi centri di competenza si sono
incontrati su un'unica piattaforma, con la conseguenza che gli effetti della distanza sono
stati eliminati. Contemporaneamente, si è dimostrato che le diverse fasi di un processo possono
essere svolte nello stesso momento in luoghi tra loro distanti ed essere controllate centralmente.
Con la soluzione presentata diventa possibile in molti casi evitare lunghi viaggi e quindi risparmiare
sui costi che ne derivano. Nello stesso tempo aumenta la produttività delle macchine e degli impianti. |
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