24ott2019

Fresatura HSC: produzione altamente produttiva e ad alto volume per strumenti chirurgici


 

 

Gli strumenti chirurgici sono prodotti di alta precisione che vengono fabbricati con grande cura, di solito in piccole quantità. Le strutture e le attrezzature dei produttori specializzati in questi prodotti sono quindi progettate soprattutto per un elevato livello di flessibilità nel riattrezzaggio. È pertanto opportuno istituire una catena di processo separata per i prodotti una tantum in grandi quantità. L´elemento chiave è una macchina a due mandrini della Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) con una precisione di ripetizione molto elevata. Un rapporto di valutazione.


 "I requisiti sono elevati e la concorrenza è dura nella produzione di strumenti chirurgici meccanici di precisione", conferma Frank Pauschert, direttore vendite regionali di SW, Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH a Waldmössingen, Germania. I suoi clienti includono un´azienda in questo settore che è cresciuta da piccola impresa, quando è stata fondata negli anni ´80, fino a diventare un´impresa di medie dimensioni con circa 130 dipendenti. Attualmente la gamma prodotti comprende circa 1000 utensili diversi per una vasta gamma di applicazioni chirurgiche. Tutti gli strumenti sono completi e pronti per l´uso. Le singole parti sono realizzate con materiali biocompatibili di alta qualità come l´acciaio inossidabile e sono prodotte in processi di lavorazione.
 
Nonostante l´uso delle moderne macchine utensili a controllo NC, le operazioni manuali costituiscono gran parte del processo di fabbricazione di questi strumenti perché sono composti da un massimo di 40 diversi componenti che devono essere raffinati, trattati in superficie e assemblati meticolosamente a mano. Inoltre, sono spesso realizzati con numerose varianti. Ciò richiede lotti di piccole dimensioni e, a causa di ciò, un requisito fondamentale dei sistemi di produzione pertinenti è il riattrezzamento molto flessibile. A causa della straordinaria varietà dei prodotti, non è inoltre possibile lavorare a magazzino, riducendo così i costi producendo in lotti più grandi.
 


Strategia per il futuro: un prodotto unico e stimolante

Dal momento che il produttore non ha precedentemente prodotto nessuno dei suoi prodotti, viene costantemente confrontato con i numerosi prodotti della concorrenza già disponibili in termini di prezzo dai clienti, che spesso hanno un grande potere di mercato. Ciò limita la redditività e con essa possibilità di crescita future. Per salvaguardare il futuro a lungo termine, circa due anni fa è stata presa la decisione di entrare in un progetto di produzione su larga scala estremamente impegnativo: la produzione di uno strumento monouso per neurochirurgia che viene utilizzato così spesso che centinaia di migliaia di unità sono necessario ogni anno. È un tipo di pinza in alluminio che può essere utilizzata per afferrare i componenti del tessuto e allo stesso tempo fermare sanguinamenti minori con impulsi elettrici. Tubi minuti sono stati inoltre integrati in ciascun braccio della pinza attraverso la quale un fluido di irrigazione può essere diretto nell´area di funzionamento. Nonostante il suo aspetto semplice, lo strumento richiede una produzione molto dispendiosa in termini di tempo con numerosi cicli di lavoro meccanici e manuali, che devono soddisfare tutti rigorosi requisiti di qualità. Molti di questi cicli di lavoro devono essere eseguiti al microscopio. La creazione della catena di processo richiede notevoli sforzi di sviluppo, nonché investimenti in macchine e attrezzature speciali. Altri dipendenti sono attualmente assunti e qualificati per questo scopo.

Un centro di lavoro con la potenza di un´auto sportiva

Il punto di partenza e l´elemento chiave della catena di processo è un centro di lavoro automatizzato BA 321 a doppio mandrino di SW. Il sistema ha un´area di lavoro di 300 x 500 x 375 mm per mandrino. I mandrini sono dotati di un´interfaccia HSK A63 e raggiungono velocità fino a 17.500 giri / min con un tempo truciolo-truciolo di 2,5 s. Il sistema di cambio utensile ha una capacità da 2 x 20 a un massimo di 2 x 60 slot. Questo sistema viene utilizzato per fresare le metà della pinza in alluminio. Ha un´unità di automazione su misura per la fornitura di materiale e la rimozione di pezzi fresati. È previsto solo per una gamma limitata di parti, ma all´interno di tale gamma raggiunge una produttività molto superiore a qualsiasi altro centro di fresatura nell´impianto. Con il suo design orizzontale a doppio mandrino, il nuovo centro di lavoro offre due metà della pinza completamente fresate in soli tre minuti. Grazie al sistema di automazione, può farlo tutto il giorno, in gran parte senza supervisione. La macchina offre anche un´eccezionale precisione di ripetizione e quindi qualità dei pezzi prodotti. Inoltre, supera significativamente le prestazioni di throughput degli altri centri di lavoro installati sul posto.

Partnership di sviluppo nell´automazione

Abbiamo scelto SW prima di tutto perché siamo rimasti colpiti dalla produttività del concetto di doppio mandrino. Un altro aspetto erano i loro riferimenti impeccabili e la relativa vicinanza, il che avrebbe significato tempi di risposta brevi e tempi di viaggio sia durante la fase di sviluppo congiunta a venire, sia per eventuali chiamate di servizio che potrebbero essere necessarie. I primi contatti, avvenuti nell´estate del 2017, hanno portato a una collaborazione basata sulla partnership durante la quale sono state chiarite le possibilità di automazione dei processi di lavorazione. A ciò è seguita la progettazione congiunta e lo sviluppo di una macchina speciale basata sul modello BA 321. Come materie prime vengono utilizzate sezioni speciali stampate in tre diverse dimensioni. Le metà delle pinze sono ricavate dalle sezioni e non sono separate dalla sega fino all´ultimo ciclo di lavoro. Questo evita accuratamente i problemi di serraggio con le metà estremamente sottili e delicate della pinza sin dall´inizio. Il taglio finale della sega viene eseguito in modo che rimanga una minima quantità di bava per evitare che i pezzi cadano. Altrimenti le punte molto delicate delle pinze potrebbero essere danneggiate. Le pinze vengono rimosse da speciali adattatori caricati nei mandrini dal magazzino utensili. Sono usati per trattenere le parti del forcipe e rompere le sbavature rimanenti. Quindi vengono depositati singolarmente su un cassetto di trasporto e spostati dal nastro trasportatore alla stazione di rimozione, dove vengono inseriti manualmente negli scaffali del cestino per i successivi cicli di lavoro. "Lo sviluppo congiunto dell´automazione è stato molto efficiente grazie alla professionalità di entrambi i team", ricorda Frank Pauschert.

Consegna e messa in servizio

Sviluppo congiunto e pianificazione del progetto, nonché installazione e prove fino all´accettazione sono durati fino a giugno 2018. Durante questa fase sono stati implementati gli strumenti necessari ed è stato creato un programma NC iniziale in base alle esigenze del cliente. Una volta completata l´accettazione, il sistema è stato messo in funzione nel sito operativo a giugno / luglio 2018. Da allora ci sono stati test e programmazioni per un totale di 18 varianti di prodotto. Il vero potenziamento è iniziato a novembre 2018. La produzione è già in funzione 24/6 da marzo 2019, con il sistema a volte in funzione da una settimana senza interazione umana oltre alla fornitura di materiale e alla rimozione di pezzi fresati finiti.

Soddisfatto di qualità, supporto e servizio

Grazie al monitoraggio della produzione "life startUp" nella prima settimana dopo la messa in servizio, i dipendenti hanno acquisito familiarità con il funzionamento rapido della macchina e sono stati in grado di lavorare autonomamente con essa. Con i "dati sulla vita", un servizio online di SW, la macchina è continuamente connessa online a SW, dove i parametri essenziali della macchina vengono monitorati senza sosta. In caso di problemi, le azioni vengono intraprese immediatamente. È già stato fatto buon uso di questo servizio, poiché l´operatore della macchina era supportato dalla diagnostica remota. Anche l ´"aiuto vitale" si rivelò molto utile: quando occasionalmente si presentavano problemi, forniva una consulenza rapida e molto competente e, se era necessario un impiegato di servizio, era spesso sul posto per meno di un´ora. Senza questo servizio c´è molto che non avrebbe funzionato o avrebbe impiegato molto più tempo. È stato già ordinato un BA 321 aggiuntivo e la notifica è stata ricevuta per la consegna nell´agosto 2019
 
 
 
La BA 321 è la versione a due mandrini di una serie disponibile come centro di lavoro a uno, due o quattro mandrini a seconda del compito. È adatto per la lavorazione di pezzi in alluminio, ghisa, titanio o acciaio. Il cuore del monoblocco è l´area di lavoro con dimensioni di 300 x 500 x 375 mm e i mandrini che sono mobili su tre assi. I mandrini con interfaccia HSK-A63 raggiungono velocità fino a 17.500 giri / min con una potenza di 32 kW (4200 giri / min, 40% di ciclo di lavoro) e una coppia di 72 Nm. La distanza del mandrino è di 300 mm. Il peso del sistema è di circa 8500 kg, mentre le dimensioni di installazione standard sono 3,60 x 3,13 x 6,00 m (L x A x P). La serie 3 è disponibile come macchina a stazione singola o con doppio supporto girevole. L´alimentazione dell´unità a tre assi è fornita da robusti azionamenti a vite a ricircolo di sfere, con asse trasversale rapido che raggiunge velocità di 65/75/75 m / min (direzione X, Y, Z) e velocità di accelerazione dell´asse di 10, 10 e 15 m / s2 rispettivamente con una forza di avanzamento massima di 8000 N. Il sistema di cambio utensile di raccolta ha una capacità da 2x20 a max. 2x60 utensili nella variante a due mandrini. È possibile raccogliere utensili fino a Ø 70 mm (160 mm con scanalatura adiacente libera) con una lunghezza massima di 275 mm e un peso massimo di 7,5 kg. Il tempo chip-to-chip è di circa 2,5 s. Sinumerik 840 D sl, Bosch Rexroth IndraMotion MTX o Fanuc 30i sono disponibili come unità di controllo.
 
www.sw-machines.de

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