In questo post esploreremo l’importanza di raggiungere l’eccellenza del design nella pressofusione di zinco e vedremo come un design funzionale può influenzare positivamente il successo di un prodotto.

I vantaggi della pressofusione di zinco

Prima di addentrarci nell’importanza del design è essenziale comprendere i vantaggi offerti dalla pressofusione di zinco. Questo processo di produzione consente di realizzare componenti con geometrie complesse, piccoli dettagli ad alta precisione e pareti sottili, offrendo una vasta gamma di possibilità di design. L’uso della zama come materiale di fusione offre, tra le varie proprietà positive, una buona resistenza meccanica, un’efficace resistenza alla corrosione ed un’eccellente conducibilità termica ed elettrica.

I vantaggi sopra esposti agevolano il lavoro del progettista nella ricerca del materiale e del sistema produttivo più adatto al prodotto in fase di design, offrendo svariate possibilità realizzative offerte da una singola lega.

L’eccellenza del design

Il design è sicuramente un fattore cruciale per il successo di qualsiasi prodotto e nella pressofusione di zinco non è diverso. Il design funzionale si basa sull’equilibrio tra forma e funzione, combinando estetica e praticità per creare un prodotto che sia attraente, funzionale e realizzabile in modo efficiente. Nel caso della pressofusione di zama le sagome del prodotto devono essere progettate considerando la possibilità di essere ottenute da stampo, sia la facilità di riempimento dello stampo con il metallo liquido. Questo, rappresenta un fattore fondamentale per un processo produttivo efficiente come abbiamo analizzato nel post: Difetti superficiali di colata nella pressofusione di zinco: marezzature, bolle superficiali e avvallamenti

Per raggiungere l’eccellenza del design, gli ingegneri e i designer devono considerare inoltre diversi aspetti chiave.

Funzionalità

La funzionalità di un prodotto è l’elemento fondamentale. È infatti essenziale comprendere le specifiche tecniche richieste dal componente e garantire che il design soddisfi tali requisiti. Così come è importante verificare che il processo produttivo di pressofusione consenta la realizzazione delle sagome individuate in fase di progettazione. Ciò implica una valutazione accurata delle sollecitazioni meccaniche, delle tolleranze, delle proprietà termiche ed elettriche e delle interazioni con altri componenti nel sistema.

Estetica

Oltre alla funzionalità l’estetica svolge un ruolo significativo nei prodotti pressofusi in lega di zinco. I prodotti ben progettati devono essere esteticamente piacevoli e rispecchiare l’identità del produttore. Il design deve tener conto delle proporzioni, delle superfici, delle finiture e di altri elementi estetici per garantire un aspetto accattivante. Le leghe di zinco accettano infatti l’applicazione di una grande varietà di finiture, dai vari trattamenti galvanici ad ogni tipo di verniciatura. Il designer ha perciò a disposizione una vasta gamma di soluzioni per definire l’aspetto del prodotto più adatto al mercato cui si rivolge.

Fattibilità

La pressofusione di zinco offre un alto livello di flessibilità nella produzione di componenti complessi: è però importante considerare la fattibilità della produzione fin dall’inizio del processo di progettazione. I progettisti devono comprendere le capacità e le limitazioni del processo di pressofusione di zinco e progettare il componente in modo da massimizzare l’efficienza produttiva. A tale scopo si rivela indispensabile una stretta collaborazione tra i progettisti ed i pressocolatori; l’attività iniziale di co-design è infatti uno degli elementi più importanti per ottenere il successo sia produttivo che commerciale del prodotto.

Scelta dei materiali

La scelta del materiale giusto è cruciale per il successo del design di prodotti in lega di zinco. Lo zinco offre una combinazione unica di proprietà che possono migliorare le prestazioni e la durata del prodotto. La selezione di leghe di zinco specifiche per la pressofusione e la loro ottimizzazione per le esigenze del prodotto possono influenzare significativamente il suo successo.

Conclusioni

Raggiungere l’eccellenza del design nella pressofusione di zinco richiede un attento equilibrio tra design e funzione. Un design ben progettato non solo soddisfa i requisiti funzionali del prodotto, ma offre anche un’estetica accattivante e una produzione efficiente. Investire tempo ed energia nella progettazione dei componenti pressofusi in zinco può portare a risultati eccezionali in termini di affidabilità e successo commerciale.

Con la giusta attenzione ai dettagli e la collaborazione con esperti del settore è possibile realizzare componenti in pressofusione di zinco che soddisfino sia gli standard di qualità che le aspettative estetiche.

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L’economia circolare delle leghe di zinco

L’approccio ecosostenibile alla pressofusione delle leghe di zinco offre numerosi vantaggi distintivi. In primo luogo il processo si basa su un utilizzo efficiente delle risorse, in quanto lo zinco è un materiale abbondante sulla Terra e può essere riciclato ripetutamente senza perdere le sue proprietà meccaniche. Ciò consente di ridurre l’estrazione di risorse naturali e di limitare l’impatto ambientale legato all’estrazione stessa. Inoltre la sua capacità di essere fuso e riutilizzato ripetutamente senza perdere mai le proprietà meccaniche lo rende un prodotto ideale per l’economia circolare.

L’economia circolare è un sistema economico basato sulla riduzione, il riutilizzo, il riciclo e il ripristino delle risorse. Invece di considerare i prodotti come oggetti da utilizzare e scartare l’obiettivo dell’economia circolare è quello di creare un ciclo continuo in cui i materiali e le risorse mantengono il loro valore il più a lungo possibile nel tempo.

Le proprietà delle leghe di zinco ottenute mediante pressofusione si adattano perfettamente alle necessità dell’economia circolare, poiché queste possono essere rifuse e riutilizzate ripetutamente tornando ad essere elemento grezzo pronto per una nuova lavorazione. Per questo è corretto affermare che lo zinco è un materiale che viene riutilizzato durante il suo ciclo di vita e non “consumato”, come può succedere invece per altri materiali, i quali dopo ogni riciclo e riutilizzo tendono a perdere una parte delle proprie proprietà meccaniche o chimiche arrivando ad un “esaurimento” del materiale e a trasformarsi in un rifiuto inutilizzabile.

È inoltre risaputo che il riciclaggio dei metalli riveste un ruolo chiave nel garantire la disponibilità delle risorse necessarie al mantenimento e all’espansione delle tecnologie e delle infrastrutture del futuro.

L’impatto ambientale ridotto delle leghe di zinco

La pressofusione dello zinco è un processo nettamente più sostenibile, soprattutto dal punto di vista del consumo energetico, rispetto ad altri processi di pressofusione dei metalli come ad esempio l’alluminio. Ciò si traduce in una minore emissione di gas a effetto serra (GHG – Greenhouse Gas) e in una riduzione dell’impronta di carbonio complessiva (CF- Carbon Footprint). Inoltre la pressofusione delle leghe di zinco richiede meno energia per raggiungere la temperatura di fusione rispetto ad altri metalli, contribuendo ad un ulteriore risparmio energetico.

Il basso impatto ambientale viene confermato dai risultati delle valutazioni sul ciclo di vita (LCA) dei prodotti pressofusi in lega di zinco. Il Life Cycle Assessment (LCA) è infatti una metodologia utilizzata per quantificare gli impatti ambientali di un prodotto o di un servizio durante tutto il suo ciclo di vita: dalla produzione alla fine della vita utile in cui diventa effettivamente uno scarto e non più impiegabile. Questa metodologia valuta gli impatti ambientali in termini di emissioni di gas serra, consumo energetico, utilizzo di acqua e risorse naturali, produzione di rifiuti e altri fattori ambientali.

Questo tipo di valutazioni sul ciclo di vita dei prodotti è sempre più richiesto dalle grandi aziende manifatturiere che si preoccupano di raggiungere l’obiettivo di ridurre le emissioni di CO2 e altre categorie che ostacolano la strada verso la neutralità della CO2. Si può seguire il concetto di CO2 neutrale “evitare – ridurre – compensare”, ovvero:

• Evitare le emissioni già all’origine, sia per l’estrazione del materiale che per la lavorazione.
• Ridurre le emissioni dove possibile durante i processi produttivi attuando misure per garantire una maggiore efficienza ed autosufficienza energetica.
• Compensare la CO2 emessa tramite progetti o certificati che possano controbilanciare le emissioni inevitabili.

Conclusione

In conclusione la pressofusione ecosostenibile delle leghe di zinco offre un approccio avanzato e responsabile alla produzione. Grazie alla combinazione di efficienza produttiva, materiali riciclabili e riduzione dell’impronta ambientale, questa tecnologia si rivolge alle aziende che desiderano ottenere risultati ecocompatibili senza compromettere le funzionalità. Le leghe di zinco possono sostituire materiali meno sostenibili migliorando l’efficienza energetica e riducendo drasticamente l’impatto ambientale complessivo.

Inoltre, nel nostro articolo sull’ Automazione del processo produttivo di pressofusione approfondiamo i benefici in termini economici e soprattutto ambientali di un processo produttivo convertito da manuale ad automatizzato. Tramite l’analisi di uno specifico case study, scoprirai come l’industria della pressofusione sta adottando nuovi processi avanzati per raggiungere obiettivi di qualità e di sostenibilità ambientale sempre più ambiziosi.

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In tema di resistenza meccanica e più in dettaglio di carico di rottura in questo post sarà brevemente definita la funzione dei test di rottura nel controllo della qualità strutturale di pressofusi in zama nel corso della produzione. Sarà inoltre descritto lo strumento utilizzato per l’esecuzione di queste prove atte a garantire il rispetto delle specifiche del componente. Di seguito verrà descritta qualche case study relativa all’argomento principale.

Carico di rottura: prova di resistenza a rottura di un pezzo o di un assieme

Come anticipato il carico di rottura è la forza che è necessario applicare ad un pezzo per provocare snervamento e/o rottura e si misura in mega-pascal, indicato con il simbolo MPa, che è la principale unità di misura della pressione, cioè della forza sull’unità di superfice.

Per procedere con questo test si applica la forza in un punto del pezzo, prestabilito e concordato con il cliente, allo scopo di osservare il carico necessario per provocare la sua rottura o il suo snervamento. In questo modo si può testare la quantità di forza necessaria affinché il pezzo posto in esame perda le specifiche proprietà meccaniche, ovvero la capacità del componente di resistere ai carichi esterni e sia, di conseguenza, inutilizzabile.

Per effettuare questo processo è necessaria una macchina specifica per prove di trazione/compressione da laboratorio.

Questa macchina è quindi estremamente importante perché le prove di resistenza a rottura sono tra gli elementi chiave per la verifica funzionale di un prodotto finito. Spesso infatti singoli componenti pressofusi in zama vengono montati in un ambiente o in un assieme che subisce varie sollecitazioni dall’esterno e queste forze, se non opportunamente considerate ed analizzate, potrebbero compromettere uno o più elementi del sistema mettendo a rischio la funzione del prodotto stesso. Un esempio molto chiaro di questo concetto è certamente il gruppo sterzo di un’automobile che subisce sollecitazioni differenti a seguito di diversi conducenti. I singoli elementi ed il sistema devono necessariamente essere in grado di svolgere la propria funzione senza rompersi anche in caso di forze eccessive applicate da conducenti con stili di guida estremi. Perciò il fatto di evitare la compromissione della funzionalità e quello di garantire la corretta resistenza meccanica dei componenti dello sterzo, costituiscono un fattore di sicurezza essenziale per la persona al volante.

Il carico di rottura: prove reali e simulazioni al computer (FEM)

Questo genere di test può anche essere simulato all’interno degli applicativi CAD (FEM) ma come è noto il processo di pressofusione, anche utilizzando la tecnologia del vuoto, non permette lo stampaggio di pezzi a densità teorica del materiale poiché a seguito del ritiro volumetrico durante il raffreddamento all’interno delle zone del pressofuso a massa maggiore si creano micro cavità, chiamate tipicamente “cavità da ritiro”, che potrebbero compromettere le prestazioni del prodotto in termini di resistenza meccanica. Queste variazioni di densità non sono completamente intercettate dai sistemi software di simulazione i quali possono risultare molto utili in fase di progettazione ma che, in termini di produzione, potrebbero mettere in discussione il raggiungimento delle specifiche richieste a causa dei risultati imprecisi rilevati dal programma di simulazione. Per questa ragione è consigliato utilizzare i programmi di simulazione per definire un’idea di realtà, una linea guida per la produzione e poi, direttamente in fonderia, procedere invece con controlli a campione durante lo stampaggio e verificare nel dettaglio ogni singolo aspetto legato alla resistenza meccanica.

Avere un costante controllo in tempo reale sulla produzione, verificando ciclicamente a campione, è quindi fondamentale per verificare se la produzione è conforme alle specifiche del cliente. Il vantaggio di utilizzare questi strumenti di controllo direttamente in produzione comporta quindi un controllo continuo e la capacità in tempo reale di agire per evitare eventuali interruzioni di linea.

In conclusione

Come abbiamo brevemente osservato precedentemente le prove in produzione del carico di rottura non sostituiscono le simulazioni, ma le affiancano con diversi obiettivi. Si tratta di prove importanti, periodiche durante la produzione, per garantire un processo affidabile e conforme alle specifiche.

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In questo blog post l’obiettivo è quello di immaginare le tendenze e gli scenari futuri di questo processo, dal momento che la pressofusione moderna ha intrapreso un percorso di evoluzione deciso rispetto a qualche decennio fa.

Parlando della pressofusione di zinco del futuro, non si può prescindere dal considerare quelle che sono le opportunità date dai software di simulazione.

La simulazione numerica nella pressofusione di zinco

La simulazione numerica di tutti i processi permette di apportare valore aggiunto all’attività di pressofusione perché consente di ridurre i tempi del time to market, ottimizzando la fase di prove e verifiche e ottenendo quindi un risparmio notevole dei costi.

Normalmente le simulazioni numeriche vengono già considerate per tutto il processo di riempimento (vedi blog post: “Simulazione per pressofusione: studio per la riduzione degli scarti”), ma il loro utilizzo si potrebbe estendere sempre più allo studio generale del comportamento dell’oggetto pressofuso durante la fase di ritiro o nella rilevazione di eventuali tensioni interne, fino ad analizzare ogni possibile anomalia nella sua struttura e superficie.

In questo modo l’approccio all’attività di pressofusione diventa decisamente più strutturato, passando da criteri empirici (o “trial learn”) verso metodologie data-driven, in grado di consentire saving di costi e risorse e di prendere decisioni più consapevoli.

Inoltre, le simulazioni di processo e di prodotto possono servire come base dati per portare la pressofusione di zinco verso la scoperta di nuovi settori di applicazione. In Bruschi, ad esempio, le simulazioni sugli spessori sottili hanno dato risultati utili per diversi campi di utilizzo e anche in ambito automotive, grazie all’attività di simulazione, si sono realizzati nuovi componenti in zinco, che magari senza questo tipo di analisi non sarebbero mai nati.

L’impatto della tecnologia sui nuovi processi di pressofusione

Anche a livello di processi la pressofusione di zinco ha in serbo importanti novità, specialmente in Bruschi, e tutte legate proprio all’apporto della tecnologia alle esigenze operative.

Per sopperire al problema della cavitazione, ad esempio, attualmente si compiono determinate analisi per minimizzarne l’impatto, ma è allo studio l’impiego di simulazioni fluidodinamiche, sempre attraverso software, in modo da poter modificare all’origine il canale di alimentazione e il sistema di flusso per evitare che questo fenomeno danneggi lo stampo.

In riferimento alle nuove tecniche di pressofusione, invece, è al vaglio il tentativo di applicare il processo di iniezione a canale caldo, tipicamente utilizzato nello stampaggio della plastica, alla lega di zinco. Questa tecnica permetterebbe di evitare la generazione della cosiddetta “materozza” (ovvero, il canale di colata), riducendo i costi nella gestione del processo connessi alla sua successiva eliminazione. La quantità di calore risparmiata dalla mancata eliminazione della materozza porterebbe con sé anche conseguenze importanti in ottica green come quelle della produzione di meno CO2 e quindi di un maggior rispetto dell’ambiente.

Anche per quanto riguarda le macchine, il progresso tecnologico permette di avere sistemi sempre più sofisticati per il controllo dei parametri principali del processo di pressofusione, dando anche la possibilità di approfondire le correlazioni tra quelli in ingresso (velocità, pressioni e caratteristiche del profilo di iniezione) con quelli in uscita (peso, bave, qualità superficiale), attraverso l’ausilio di software di analisi statistica di processo.

Infine, segnaliamo gli studi condotti per la produzione di nuove leghe di zinco sostenibili, realizzate esclusivamente attraverso il trattamento ed il riciclo di rottami nuovi di zama derivanti dal processo di pressofusione. Questo tipo di prodotto consente di abbracciare i temi dell’economia circolare, di quello zero waste e del riciclo che fino a qualche decennio fa sembravano utopia, se rapportati al mondo delle fonderie. Per approfondimenti sul tema consigliamo di contattare Bruschi compilando il form al link: https://www.bruschitech.it/contatti/.

I vantaggi della pressofusione in zinco

I vantaggi della pressofusione in zinco, rispetto all’uso di altri materiali come l’alluminio, sono numerosi.

Il primo vantaggio è la maggiore facilità di gestione del trattamento superficiale finale (cromatura, verniciatura…). Questo plus legato all’uso dello zinco è molto utile per tutte quelle applicazioni che devono soddisfare sia requisiti estetici che funzionali (ad esempio, la resistenza alla corrosione) ed è sempre più richiesto sul mercato.

Inoltre, la pressofusione in zinco ha un minor costo di processo, perché lo stampo della lega di zinco dura fino a cinque volte quello dell’alluminio, che viene deteriorato molto più rapidamente a seguito della più alta temperatura di fusione (650° dell’alluminio contro 400° circa della zama).

Poi, il tempo di ciclo del processo è molto più rapido perché lo zinco può essere trattato a camera calda, mentre l’alluminio solo a camera fredda. Rimandiamo al blog post “Pressofusione di zinco: uno sguardo verso il futuro” per la spiegazione tecnica della differenza dei due processi. Quello che qui occorre sottolineare è che il processo a camera calda, utilizzato da sempre in Bruschi per la produzione di componenti in lega di zinco, permette una maggiore rapidità nel processo produttivo e una importante riduzione di lavorazione meccaniche successive alla fase di pressofusione.

In conclusione: il futuro del mercato della pressofusione di zinco

Nonostante la congiuntura economica attuale, il mercato della pressofusione mostra alcune tendenze incoraggianti. Da oggi al 2026 le stime parlano di un incremento globale del 6%, a cui anche il mercato della zama sembra conformarsi.

Sicuramente il progresso tecnologico a cui la pressofusione di zinco sta andando incontro e che passa, come abbiamo detto, per l’uso sempre più crescente di software e tecnologia di simulazione, può contribuire a spostare l’interesse di quei potenziali clienti che abitualmente si rivolgono al mercato della plastica o dell’alluminio verso quello della zama.

Tutto sta nella continua innovazione, che può portare a realizzare oggetti pressofusi in leghe di zinco di qualità elevata dal punto di vista estetico e funzionale e con un saving importante dal punto di vista dei costi di produzione. Bruschi si pone l’ambizioso obiettivo di essere all’avanguardia sul mercato della pressofusione e continuamente recettiva verso tecniche e metodologie nuove da applicare all’operatività di tutti i giorni per contribuire al miglioramento del settore.

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L’industrializzazione del prodotto nella pressofusione di zinco

Industrializzare il prodotto significa affrontarne la progettazione dell’intero processo tenendo conto delle specifiche funzionali, qualitative ed estetiche del cliente e della tecnologia costruttiva, che in questo caso è la pressofusione a camera calda di leghe di zinco.

L’industrializzazione del prodotto è quindi un percorso complesso e composto da varie fasi in cui intervengono diversi reparti aziendali. Analizziamo allora il delicato processo che conduce alla mass production.

DFM

Già in fase di RFQ (Request For Quotation), quindi ancora nella fase commerciale, il progetto proposto dal cliente viene valutato ed analizzato al fine di presentare un’offerta. Successivamente, una volta terminato il processo di vendita e arrivato l’ordine del cliente, vengono intraprese le attività più sostanziali e verticali al progetto, come per esempio la fase di co-design in cui gli uffici tecnici di cliente e fornitore lavorano all’unisono per ottimizzare il prodotto.

Lo studio intrapreso sul prodotto, il co-design di cui accennato precedentemente, permette così di proporre una serie di attività che abbiano come obiettivo l’aumento del valore e la riduzione dei costi, sia per quanto riguarda il prodotto sia dal punto di vista del processo di produzione. Il lavoro condotto a livello di co-design culmina con la stesura del Design For Manufacturing, chiamato in gergo tecnico DFM, un documento che definisce le sagome più adatte al processo produttivo del pressofuso e le attrezzature necessarie nelle varie fasi del processo produttivo: stampo, automazioni, frame per trattamenti superficiali e altre ancora.

Per una definizione di DFM approvata dalla comunità scientifica e per altre informazioni correlate consigliamo di visitare il sito web della Society of Manufacturing Engineers.

È importante sottolineare come le modifiche proposte in questa fase non solo riguardino l’aspetto estetico o la funzionalità del prodotto, ma anche la risoluzione delle problematiche emerse in fase di studio: siano queste di produzione o relative ai requisiti del prodotto in tema di qualità. Queste infatti possono essere a livello del prodotto, ad esempio aree critiche e di deformazione o tolleranze troppo ristrette, o a livello di processo, potrebbe per esempio essere necessario trovare delle soluzioni alternative per la configurazione degli estrattori dello stampo.

Per un approfondimento sul DFM si consiglia di leggere l’articolo Design del prodotto per pressofusione: ottimizzare il DFM.

Kick off

Una volta terminata questa fase iniziale arriva il momento di riunire per una seconda volta tutti gli attori del processo con un meeting chiamato kick off. Il kick off è il momento del lancio, tipicamente si tratta di una riunione convocata dal Project Manager in cui tutti i reparti coinvolti nella realizzazione del progetto si riuniscono per discutere insieme gli aspetti produttivi. Nel corso della riunione, condotta dal Project Manager, intervengono

• Progettazione: evidenzia gli aspetti critici del prodotto e le soluzioni individuate a livello progettuale
• Qualità: sulla base delle osservazioni dei designer individua gli elementi sui quali dovrà focalizzare la propria attenzione e il tipo di analisi che sarà necessario effettuare per garantire il rispetto delle specifiche del cliente
• Produzione: valuta gli aspetti tecnici del processo produttivo e le relative criticità, stabilendo macchine, automazioni e processi necessari alla realizzazione del prodotto
• Logistica: valuta le modalità o le criticità relative alla gestione del magazzino e alla spedizione della merce presso il cliente
• Ufficio commerciale e marketing: presidiano la comunicazione con il cliente in ogni fase della vita del progetto fornendo feedback sullo stadio di avanzamento dei processi

Il kick off è un momento molto importante perché al termine dell’incontro tutti i reparti sono pronti ad agire in concerto per il buon esito del progetto. Al termine del kick off è quindi possibile dare avvio alla costruzione delle attrezzature necessarie per la produzione.

Campionatura

Durante la fase di campionatura vengono realizzati i primi campioni, definiti first off tool. È in questa fase che si procede alla prova dello stampo di pressofusione e di tutte le attrezzature che serviranno in fase di produzione di massa.

Tutti i reparti produttivi concorrono alla valutazione dei campioni che sono in seguito inviati al cliente per l’ottenimento del benestare.

I campioni consentono di verificare la conformità dei prodotto alle specifiche del cliente e le analisi necessarie sono condotte dal reparto qualità e successivamente dal cliente.

I campioni, oltre al processo di pressofusione, possono subire trattamenti di vario tipo. In alcuni casi al cliente sono inviati campioni grezzi, in altri casi invece si rendono necessarie lavorazioni meccaniche o trattamenti superficiali.

Nel caso di campioni trattati superficialmente sono coinvolti fornitori esterni. In questo caso diventa necessario effettuare le verifiche sui prodotti in arrivo dai fornitori e conseguentemente su quelli in consegna verso il cliente. È importante infatti presidiare la qualità lungo tutta la supply chain in modo da garantire al cliente prodotti sempre conformi e che abbiano superato rigorosi controlli.

Pre-serie

Se la campionatura è volta all’analisi della qualità e delle dimensioni dei campioni la pre-serie permette invece di verificare, su scala ridotta, la rispondenza agli standard individuati per il processo produttivo.

In fase di pre-serie infatti i prodotti vengono realizzati con tutte le tecniche e i processi che verranno intrapresi in fase di produzione di massa consentendo la verifica del tempo ciclo, della capacità produttiva dello stabilimento e del rispetto dei parametri previsti in fase di progettazione.

Poiché le tirature della pre-serie sono limitate e a volte il prodotto o lo stampo devono essere sottoposti a modifiche, nel campo della pressofusione di leghe di zinco è consigliabile effettuare la pre-serie, e la precedente campionatura, con degli stampi prototipali. Gli stampi prototipali non hanno la durata di vita degli stampi destinati alla produzione di massa ma si prestano più facilmente all’esecuzione di interventi di modifica.

Importanza della collaborazione

Abbiamo quindi visto come nell’industrializzazione del prodotto intervengano expertise appartenenti a diversi reparti aziendali a diversi livelli e in diverse fasi del processo. I legami operativi tra i diversi reparti diventano in questa fase particolarmente evidenti e sono determinanti nelle funzioni di coordinamento, timing, gestione delle risorse e project management.

In fase di industrializzazione, poi, la collaborazione travalica i confini dell’azienda per arrivare a coinvolgere clienti e fornitori. Il processo di co-design avviene infatti solamente in concerto con il cliente ed è grazie alla collaborazione con quest’ultimo che è possibile stabilire strategie mirate alla riduzione dei costi e all’ottimizzazione del prodotto.

Anche la collaborazione con i fornitori diviene fondamentale perché è solo attraverso un monitoraggio attento dell’intera filiera produttiva che è possibile garantire la qualità dei prodotti ed ottenere il benestare del cliente.

 Conclusioni

In questo breve articolo abbiamo descritto le fasi che precedono la produzione di massa di un componente, soffermandoci poi sulla collaborazione che è necessaria per la buona riuscita di qualsiasi progetto, soprattutto in una fase delicata come quella dell’industrializzazione del prodotto.

In conclusione riteniamo importate sottolineare come, in questo processo, il Project Manager sia una figura cardine che deve monitorare costantemente i processi e l’apporto di ogni reparto verificando che, tappa per tappa, siano eseguiti tutti i passaggi necessari. È solo attraverso la giusta coordinazione che, lungo un percorso articolato e composto da numerosi passaggi, è possibile infatti raggiungere l’obiettivo nel più efficiente e migliore dei modi.

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Introduzione

In un precedente post avevamo trattato dell’importanza del laboratorio di metrologia all’interno di uno stabilimento produttivo di pressofusione di leghe di zinco. Il laboratorio di metrologia assicura infatti la qualità dei prodotti lungo tutta la filiera produttiva garantendo il rispetto delle specifiche dei clienti dal punto di vista dimensionale, strutturale e chimico. Le attività del laboratorio metrologico descritte nel post Dimensional measurement: production control and reverse engineering sono:

• monitoraggio costante di ogni ciclo produttivo
• controlli veloci sui nuovi progetti e campioni
• controlli sui progetti che sono stati sottoposti a modifiche nel corso del tempo
• controllo dei prodotti provenienti dai fornitori esterni
• reverse engineering sia sul prodotto che sullo stampo

Per approfondire questi temi consigliamo di leggere il post.  

In questo post analizzeremo invece le varie strumentazioni dedicando una particolare attenzione a come, in base alle caratteristiche del prodotto e alle sue specifiche, sia necessario di volta in volta scegliere le più adeguate.

Importanza del laboratorio di metrologia

La presenza del laboratorio di metrologia nello stabilimento produttivo non basta a garantire la qualità dei prodotti: questo risultato infatti può essere garantito solo attraverso l’utilizzo degli strumenti adeguati al componente che deve essere testato. La minimizzazione dei rischi necessaria a rispettare le richieste del cliente può allora essere garantita solo attraverso la presenza di una strumentazione aggiornata, avanzata e comprensiva di differenti tecnologie.

Ciò è particolarmente vero in uno stabilimento che utilizza la tecnologia della pressofusione di zinco per prodotti destinati a diversi settori: alla varietà dei prodotti corrisponde infatti una diversificazione degli strumenti e delle tecnologie necessari al laboratorio di metrologia per effettuare le sue analisi.

Essere specializzati in diversi settori di mercato permette di trasferire le competenze acquisite in un settore ad un altro, questo è vero anche per quanto riguarda i test del laboratorio di metrologia. La scelta dello strumento, infatti, non è determinata solamente dalle orologi replica richieste del cliente o dalla documentazione necessaria nelle varie fasi di vita di un progetto, ma è definita anche dalla necessità di ottenere i dati più indicativi ed efficaci per la valutazione della conformità di un componente agli standard progettuali e produttivi. L’expertise acquisita nelle misurazioni dei componenti destinati ad un settore può quindi essere trasferita alle analisi necessarie in un altro con vantaggi che si ripercuotono lungo l’intera filiera produttiva.

Gli strumenti del laboratorio di metrologia

Dopo aver delineato l’importanza del laboratorio di metrologia andiamo ora ad esaminare gli strumenti che consentono di effettuare verifiche metrologiche complete e a 360°.

Tomografia industriale computerizzata

La tecnologia della tomografia industriale computerizzata, riferita al campo della pressofusione di leghe di zinco, ha una doppia utilità. Consente infatti di effettuare analisi difettologiche sulla struttura interna dei componenti volte ad individuare i difetti nella distribuzione interna della materia e quindi a riconoscere porosità ed inclusioni di aria. Inoltre, grazie all’analisi tomografica, è possibile valutare il buon esito dell’assemblaggio dei componenti. Soprattutto nel caso dell’assemblaggio di materiali diversi, infatti, l’esame tomografico consente di effettuare uno studio funzionale degli accoppiamenti meccanici e di verificare l’assenza di deformazioni o altre problematiche.

Scansione 3D

Lo scanner 3D è particolarmente indicato nel caso di componenti dalle forme complesse. Lo strumento infatti è meno accurato di una macchina Coordinate Measuring Machine (CMM), ma consente di acquisire, senza contatto, tutta la superficie visibile dell’oggetto misurato e rende possibile il confronto con il modello teorico. Quindi, laddove una verifica con una macchina CMM sarebbe troppo dispendiosa in termini di tempo per la necessità di una ricostruzione completa della sagoma dell’oggetto, lo scanner 3D consente invece di ottenere il risultato in modo rapido ed efficace.

Macchina CMM

La CMM è sicuramente, all’interno di un laboratorio di metrologia, la tecnologia più comune. La macchina consente di selezionare i punti desiderati e di effettuare verifiche molto accurate ed è quindi particolarmente indicata per misurare elementi di componenti dalle forme semplici ma per i quali le tolleranze dimensionali sono molto ristrette. La macchina CMM non garantisce però gli stessi risultati con materiali diversi. Nel caso delle leghe di zinco risulta comunque particolarmente indicata perché il materiale metallico, a differenza di altri materiali come ad esempio le plastiche, non corre il rischio di deformarsi in sede di misurazione.

Polyworks

Polyworks è il software di Innovmetric che permette alla strumentazione di un laboratorio di metrologia di essere non solo completa ma anche complementare. Quanto detto in precedenza a proposito di macchina CMM e scanner 3D non deve infatti far pensare che, in fase di test, sia da scegliere un metodo di misurazione piuttosto che l’altro. Grazie al software, infatti, è possibile far dialogare e interagire tra loro i dati provenienti dalla strumentazione ed è possibile quindi sovrapporre le misurazioni dello scanner 3D con quelle della macchina CMM: è così il software che, permettendo ai differenti dati di parlare tra loro, permette al laboratorio di metrologia di unificare le proprie tecnologie in vista di un risultato finale veramente completo e dettagliato.

Macchina UTM

La Universal Testing Machine, è uno strumento impiegato per testare la resistenza alla trazione e alla compressione. Si tratta di una macchina molto versatile con la quale è possibile effettuare diversi tipi di test su un’ampia gamma di materiali e di componenti. Per esempio, per quanto riguarda i test condotti su pressofusi in lega di zinco, la UTM è fondamentale per lavorare nel settore automotive. La verifica della resistenza dei prodotti destinati a questo settore infatti è parte fondamentale della documentazione necessaria per l’approvazione e il buon esito dei progetti.

Macchina in linea per il controllo dimensionale del 100% della produzione

Questa macchina, sviluppata e progettata in-house, è destinata alla verifica del rispetto delle tolleranze dimensionali di prodotti destinati al settore automotive. Lo strumento si avvale di una telecamera per il rilievo di dimensioni, volume e qualità superficiale dei componenti e di un profilometro. Il profilometro, grazie alla tecnologia laser, consente di ricostruire il profilo del componente misurato e risulta particolarmente utile nella ricostruzione del profilo di sagome complesse come ad esempio i filetti.

Altra strumentazione

Infine, altri strumenti comuni ma fondamentali in uno stabilimento produttivo di pressofusi in zama, sono lo spettrometro, la bilancia per la densità e il microscopio elettronico. Lo spettrometro consente di verificare la composizione chimica della zama e risulta di fondamentale importanza quando, su una stessa macchina, viene sostituito lo stampo e si passa dalla creazione di un componente costituito da una lega di zama ad un altro di differente lega. Grazie allo spettrometro è infatti possibile verificare che il cambio del bagno di zama sia concluso e che tutto il materiale impiegato nel processo sia quello nuovo. La bilancia per la densità serve invece per verificare la compattezza del componente e per escludere la presenza di inclusioni di aria o altri difetti similari. Infine, il microscopio rende possibile individuare difetti superficiali che non sarebbero individuabili ad occhio nudo, rivelandosi un valido ausilio nell’individuazione di linee di flusso, ritiri, onde e laghi.

Per un approfondimento sui più comuni difetti di pressofusione vi consigliamo di leggere l’articolo Die casting defects: Internal and Superficial.

Altri test

I vari tipi di test effettuati in un laboratorio metrologico sono quindi volti a misurare le dimensioni dei componenti, il loro peso, la distribuzione della materia al loro interno e la loro resistenza. Inoltre, possono essere effettuati altri tipi di test, come ad esempio quello a nebbia salina che è volto a valutare la resistenza del componente alla corrosione ambientale oppure il leak test che, attraverso l’ausilio di strumentazioni dedicate, ha l’obiettivo di verificare l’assenza di inclusioni d’aria nel componente.

Per scoprire di più sul test a nebbia salina consigliamo di leggere il post SST – Resistenza al Test dello Spray Salino dello zinco.

Conclusioni

Con questa breve panoramica delle strumentazioni del laboratorio di metrologia abbiamo voluto focalizzare l’attenzione sull’importanza di questo reparto.

Vi consigliamo, nel caso abbiate un interesse particolare su questo tema e voleste rimanere aggiornati sulle novità del settore, di visitare il sito Metrology News, un importante rivista online ricca di informazioni sugli strumenti metrologici e sul loro utilizzo in diversi ambiti industriali.

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Nel dettaglio, dopo aver dato una definizione di controllo qualità, approfondiremo il lavoro del reparto nelle diverse fasi produttive per poi indagare le attività che accompagnano la mass production. Infine,  dedicheremo qualche riga all’analisi dei vantaggi che una corretta implementazione del controllo qualità può apportare.

Definizione di controllo qualità

In un’azienda manifatturiera il controllo qualità è costituito dall’insieme delle attività effettuate per verificare il rispetto delle richieste del cliente nella realizzazione di un prodotto. Allo stesso tempo, però, è chiamato allo stesso modo anche il team impegnato in queste verifiche: per questo, nel corso dell’articolo, ci riferiremo ad entrambi questi enti come controllo qualità.

Per un approfondimento su questi temi consigliamo di visitare il sito Qualitiamo, un portale interamente dedicato alle tematiche della qualità e delle sue certificazioni.

Nel campo della pressofusione di leghe di zinco istituire un team specializzato che si dedichi esclusivamente alla verifica della qualità si è reso necessario con l’evoluzione del mercato e dei prodotti. Infatti il rispetto delle quote e dei parametri richiesti dal cliente può essere garantito esclusivamente dall’operato di personale specializzato e che, al di fuori dei tempi di produzione, effettui tutte le verifiche necessarie.

Dopo queste necessarie premesse analizziamo ora le fasi della produzione di un pressofuso in lega di zinco indagando, di volta in volta, le attività intraprese dal controllo qualità.

Fasi del controllo qualità

Il controllo qualità accompagna, come già scritto, il componente in tutte le fasi della sua produzione: è necessario che questo ente presidi la progettazione, la campionatura e la produzione di massa fino all’arrivo dei componenti presso fornitori esterni e presso il cliente. Esploriamo allora le attività di questo importante reparto in ogni fase della vita di un progetto.

Progettazione

Tutte le attività che il controllo qualità effettua nel corso della produzione hanno avvio in questa fase. Durante la progettazione, infatti, il team deputato alla qualità interviene insieme agli altri reparti per valutare la fattibilità del prodotto. In questa fase si analizzano le specifiche Cliente in merito di documentazione richiesta in fase di qualifica prodotto: FMEA, piani di controllo, analisi di riproducibilità delle misure, gage R&R vengono valutati per individuare criticità e gap rispetto alle specifiche del Cliente. Inoltre, è in questa fase in cui si  inizia a redigere le schede di controllo e cioè lo strumento del quale si servirà il team del controllo qualità in fase di produzione.

Campionatura

In fase di campionatura vengono effettuate le verifiche richieste dal cliente sui primi pezzi realizzati. Queste verifiche comprendono controlli dimensionali, funzionali ed estetici (se richiesti). Quindi, una volta acquisite tutte le informazioni necessarie si compila la parte documentale necessaria per l’approvazione del prodotto in ottica industriale. I campioni vengono così inviati al cliente per una valutazione puntuale. Al ricevimento del benestare si passa quindi alla produzione di massa.

Il controllo qualità della campionatura è fondamentale, sia internamente sia lato cliente, perché è in questa fase che si creano i prodotti approvati ed esemplificativi del processo standard che sarà ripetuto in fase di produzione di massa.

Produzione

Durante la produzione vengono effettuati i controlli qualitativi previsti dalle schede di controllo. È in questa fase che si innesta il lavoro dei controllori e del team qualità.

Un semplice controllo da parte dell’operatore a bordo macchina, sui componenti in produzione e sui bancali finiti, non è sempre sufficiente a garantire il rispetto dei requisiti qualitativi richiesti dal cliente.

Il team qualità, dopo aver attivamente partecipato alla progettazione e alla campionatura, entra in gioco anche all’avviamento della produzione. Infatti, i primi componenti stampati vengono prelevati, misurati e testati. In seguito l’operatore a bordo macchina effettua un controllo per ogni unità di imballo ma il team interviene periodicamente, sulla base di una frequenza concordata con il cliente o stabilita internamente, per prelevare campioni ed eseguire i test contenuti nella scheda di controllo.

Il fine dei controlli periodici non è solo quello di verificare il rispetto dei requisiti del cliente e la mancanza di non conformità ma anche quello di monitorare l’andamento della produzione. L’inserimento dei dati raccolti in un database permette infatti di creare un storico della produzione: una mole di dati importante che permette di prevedere in anticipo le eventuali non conformità e di conoscere le strategie già impiegate per porvi rimedio.

In questa fase il team basa le proprie attività sulla scheda di controllo realizzata in fase di avviamento del progetto e che riporta tutti i requisiti contenuti nel PAPP. Sulla scheda è riportata una fotografia del prodotto con indicazione delle zone critiche, del tipo di controllo da effettuare e degli strumenti che devono essere utilizzati. Sono proprio i dati contenuti nelle schede di controllo che permettono l’aggiornamento del database e la creazione dello storico delle eventuali non conformità.

Dopo aver descritto le fasi in cui subentra il controllo della qualità e le procedure messe in atto per garantire la conformità dei pezzi alle richieste del cliente analizziamo i vantaggi di questo sistema.

Fasi successive alla produzione

Le attività del controllo qualità non si concludono con la produzione di massa: nel processo possono subentrare infatti fornitori esterni e, in questo caso, si rende necessario istituire appositi controlli non solo sul materiale in entrata e in uscita, ma anche sul processo produttivo dei fornitori stessi. È infatti necessario, per garantire il rispetto dei parametri richiesti dal cliente, controllare e garantire la ripetibilità della qualità della merce e dei processi del fornitore. Ovviamente il controllo è posto in essere su tutta la merce elaborata dalla supply chain ma, come precedentemente esposto, è tutto il sistema qualità che dovrà ciclicamente essere verificato e approvato secondo rigidi standard interni oppure esterni.

Infine, il controllo qualità del produttore di pressofusi in lega di zinco è in costante contatto e comunicazione con il controllo qualità del cliente. I due enti, infatti, si scambiano informazioni in merito alla qualità delle forniture e alle attività necessarie per continuare a garantire gli standard attesi.

Vantaggi

Un primo vantaggio, evidente, è la riduzione delle non conformità. È tuttavia importante sottolineare come questo risultato non venga ottenuto solo grazie a controlli accurati eseguiti da personale specializzato ma anche grazie al lavoro che accompagna ogni fase del progetto.

In fase di progettazione è infatti l’incontro di diverse expertise che permette di creare schede di controllo davvero accurate, che implichino lo studio e la previsione dei processi e la costruzione di scenari produttivi realistici. Una buona progettazione delle schede di controllo consente poi di effettuare, in fase di produzione di massa, delle verifiche davvero efficaci e di inserire nel database i dati che permetteranno di prevedere il verificarsi di non conformità e di implementare strategie di arginamento basate su dati ed esperienza.

Lo scambio di informazioni cross funzionale non avviene poi solo in fase di progettazione ma durante la produzione di massa e alla sua conclusione, nel corso di incontri quotidiani in cui si riuniscono i diversi reparti. Grazie alle segnalazioni del controllo qualità infatti, il materiale fermato per non conformità prima di essere smaltito è reso oggetto di una riflessione che coinvolge progettazione, fonderia e qualità.

Nel corso di questi incontri le non conformità sono quindi analizzate e si intraprende un’analisi delle cause, dei fattori di rischio e delle azioni di prevenzione o contenimento che sono state messe in atto.

Il team di controllo qualità quindi è il perno attorno al quale ruotano questi incontri ed è il motore che spinge i diversi reparti a muoversi nella direzione del miglioramento continuo e dello scarto zero, obiettivo che è possibile raggiungere solo con azioni preventive, e non con azioni reattive.

Infine, la creazione e la gestione del database, con le schede di controllo costantemente aggiornate,  di operare con consapevolezza e di portare avanti una riflessione sulle cause delle non conformità e sull’efficacia delle strategie di volta in volta adottate. È la conoscenza del passato, infatti, la migliore strategia per prevedere, e migliorare, il futuro.

Conclusioni

Con questo post sulle attività e sui vantaggi del controllo qualità speriamo di essere riusciti a dimostrare come un metodo efficace e risolutivo per la diminuzione delle non conformità sia basato non solo sulla fase di controllo ma anche, e soprattutto, su processi che coinvolgono professionalità e funzioni afferenti a diversi ambiti. Infatti è solo attraverso la condivisione di expertise e il confronto tra i diversi reparti che, grazie all’apporto specifico di ognuno, è possibile raggiungere risultati competitivi.

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La riduzione dei costi nella pressofusione è un’attività che deve essere eseguita senza inficiare la qualità e la funzionalità del componente prodotto. Tutte le attività volte ad aumentare la produttività, diminuire gli scarti e semplificare i processi produttivi sono strategie di riduzione dei costi, così come lo sono le scelte fatte a livello di materiali e di lavorazioni.

Strategie di riduzione dei costi nella pressofusione di zinco

La riduzione dei costi nella pressofusione di zinco può essere attuata a diversi livelli. Lo zinco, infatti, è un metallo versatile che, se lavorato con le giuste tecnologie, permette di risparmiare sia in termini assoluti, riducendo il tempo, l’energia e la quantità di materia prima utilizzati nei processi produttivi, sia relativamente ad altri metalli.

Nella produzione di pressofusi è quindi possibile attuare una riduzione di costi:

• Scegliendo lo zinco al posto di altri metalli o di altre leghe metalliche
• Ottimizzando il processo produttivo
• Progettando processi e componenti assieme al cliente attraverso metodologie di co-design

Vantaggi dello zinco: qualità e caratteristiche chimico-fisiche, temperatura di fusione, economia circolare

Le leghe di zinco comunemente usate nel processo di pressofusione hanno proprietà che le rendono competitive rispetto ad altri metalli. Queste proprietà, di natura chimico-fisica, permettono di ottenere una riduzione dei costi relativa sia ai processi di produzione sia alle fasi successive, come ad esempio quelle di smaltimento e di riciclo. Analizziamole più nel dettaglio.

Qualità e caratteristiche chimico-fisiche

Nel processo di pressofusione sono impiegate diverse leghe di zinco, le più comuni sono Zamak 2, 3 e 5. Queste leghe, per la realizzazione dei diversi prodotti, sono scelte in funzione delle loro proprietà chimico-fisiche. Infatti, a seconda delle percentuali e dei valori relativi dei metalli che contengono assumono diverse caratteristiche che le rendono più o meno adatte alla realizzazione di determinate tipologie di componenti. Se, per esempio, il componente da realizzare è un componente di sicurezza si privilegia la lega in grado di offrire maggiori resistenza ad usura, corrosione e pressione, sopportazione del carico di snervamento e stabilità dimensionale. Nel caso di componenti tecnici, invece, per i quali è spesso importante ottenere dettagli e sottili nervature, la Zamak da preferire sarà quella più fluida, in grado di riversarsi nello stampo con la maggiore uniformità possibile. In questo modo sarà infatti possibile ottenere spessori sottili, determinanti per garantire la funzionalità dei prodotti. Per i prodotti estetici, infine, sono preferibili le qualità di Zamak in grado di assicurare la migliore qualità superficiale e la migliore resa se sottoposte a lavorazioni successive e finiture. È quindi importante conoscere le caratteristiche fisico-chimiche delle diverse leghe di zinco per poter scegliere quella più appropriata alla realizzazione di uno specifico componente. Solo così, infatti, sarà possibile fare una scelta vincente e ottenere, con percentuali di scarto ridotte, pressofusi di qualità e che necessitano di un numero ridotto di finiture e lavorazioni ulteriori.

Per scoprire di più sulle diverse leghe di zinco e su come sfruttare al meglio le loro diverse caratteristiche puoi leggere gli articoli Le migliori leghe di zinco per la pressofusione a camera calda e Composizione della Zamak per pressofusione.

Se invece desideri approfondire i vantaggi dello zinco rispetto ad altri metalli leggi  L’importanza della pressofusione nel settore automobilistico  e Vernici, placcature e altri tipi di rivestimenti superficiali.

Temperatura di fusione

Una proprietà chimico fisica con un grande impatto in termini di riduzione dei costi è il basso punto di fusione della Zamak che ne rende possibile la pressofusione in camera calda. A differenza dell’alluminio, che ha un punto di fusione molto più elevato e che è pressofuso in camera fredda, la zama consente un risparmio energetico dato dalla diversa tecnologia di fusione impiegata. Il vantaggio dato dalla pressofusione in camera calda è ulteriore ed è relativo al tempo: la pressofusione in camera calda è un processo più veloce della pressofusione in camera fredda e ciò consente di aumentare la produttività. Un altro elemento di risparmio, sempre correlato alla temperatura di fusione, è costituito dal fatto che lo stampo, sottoposto a minori temperature, incorre in una minore usura ed ha quindi una vita più lunga, con benefiche ripercussioni soprattutto nel caso della produzione di grandi volumi.

Economia circolare

In questo breve passaggio sulle qualità della zama rispetto ad altri metalli merita di essere ricordata un’ultima proprietà: la riciclabilità. Lo zinco infatti si inscrive nei processi di economia circolare e va quindi incontro alle recenti tendenze di sostenibilità ambientale. La riciclabilità dello zinco non si traduce solo in un vantaggio per il consumatore finale, che può riciclare i propri prodotti ed elettrodomestici, ma è anche un importante fattore di riduzione dei costi per il produttore di pressofusi. Lo zinco infatti, se gli accordi con il cliente lo consentono, può essere rifuso e, in percentuali controllate, reintrodotto nel processo produttivo, con evidenti conseguenze di riduzione dei materiali di scarto e di ottimizzazione dei processi produttivi.

Se desideri leggere di più sulla possibilità di riciclare la zama clicca qui se quello che cerchi è invece un approfondimento sull’economia circolare dello zinco ti consigliamo di leggere l’articolo Pressofusione ed economia circolare: il ruolo dello zinco.

Ottimizzazione del processo produttivo

Non sono solo le proprietà dello zinco come materiale ad essere importanti ai fini della riduzione dei costi nella pressofusione. Anche il processo produttivo con cui il metallo viene lavorato è molto importante. Infatti le tecniche di pressofusione e i macchinari, per essere efficienti, devono essere aggiornati allo sviluppo tecnologico: sono quindi necessarie ricerca e innovazione costanti.

Per un’overview generale su queste tematiche si consiglia di leggere Come migliorare il processo produttivo per l’industria della pressofusione.

Automazione e tempo ciclo

Un importante passo in direzione di riduzione dei costi è, ad esempio, l’introduzione di automazione nei processi produttivi. L’automazione rende infatti il sistema più efficiente diminuendo la percentuale di scarti e consentendo agli operatori a bordo macchina di dedicarsi ad attività a maggior valore aggiunto.

L’acquisizione di automazione è poi strettamente correlata alla capacità di aggiornare ed implementare il parco macchine. Grazie all’acquisto di nuove macchine, infatti, attività prima manuali diventano meccaniche facendo sì che lead time, tempo ciclo e percentuale di scarto diminuiscano a fronte di un aumento di produttività. Il tempo ciclo, in particolare, è molto importante in relazione alle strategie di riduzione dei costi, diminuire il tempo ciclo vuol dire infatti incrementare l’OEE, l’indice di rendimento produttivo dello stabilimento, e di conseguenza la produzione. Nel settore specifico della pressofusione in camera calda, inoltre, la diminuzione del tempo di ciclo rappresenta un’ulteriore opportunità di risparmio perché, in un tempo ciclo ridotto, aumenta la potenza termica che il materiale fuso apporta allo stampo con una diminuzione dei fronti freddi e dei difetti correlati.

Per approfondire gli apporti dell’automazione al processo produttivo leggi L’importanza dell’automazione per migliorare il processo produttivo; per scoprire di più sul tempo ciclo e sulla sua ottimizzazione si consiglia invece di leggere l’articolo Riduzione dei costi tramite l’ottimizzazione del tempo ciclo.

Simulazione

Un’ulteriore strategia per ottimizzare il processo produttivo è quella di ricorrere a software di simulazione che consentano di prevedere quanto avverrà durante il processo di pressofusione. La simulazione è un utile strumento per prevenire problemi, errori e difetti durante lo stampaggio dei pressofusi ed è, inoltre, un fondamentale ausilio in fase di progettazione, prototipazione e test.

Puoi trovare un approfondimento sui vantaggi apportati dalla simulazione nella pressofusione di zinco cliccando qui.

Certificazioni qualitative

Una garanzia dell’ottimizzazione del processo produttivo e della conseguente riduzione dei costi è l’ottenimento di certificazioni di qualità. Smeta 4 Pillars, ad esempio, è una certificazione di standard qualitativi, gestione ambientale, integrità aziendale, salute e sicurezza con importanti ripercussioni a livello di riduzione dei costi. Smeta 4 Pillars infatti, attraverso la condivisione di approcci standardizzati, migliora e uniforma il processo produttivo proteggendo la brand reputation e garantendo una filiera etica.

Co-design

Il co-design consiste in una serie di attività che hanno come obiettivo l’aumento del valore del prodotto e il suo miglioramento in termini di qualità ed efficienza. Spesso queste attività non si traducono in un aumento dei costi di produzione ma, al contrario, risultano in una diminuzione di prezzo. Già in fase di progettazione, infatti, attraverso il co-design, è possibile concordare con il cliente riduzioni di peso, eliminazione di lavorazioni secondarie, ottimizzazioni dello stampo e una serie di altre azioni che si traducono direttamente in una notevole riduzione dei costi. Ottenere un disegno già ottimizzato per la mass production permette così al cliente di avere un prodotto finale in linea con le attese e con meno rischi e scarti. Come ulteriore garanzia di riduzione dei costi in fase di co-design è possibile fare analisi di valore VA/VE  ed ottimizzare il DFM. Le analisi di valore VA/VE sono un sistema di risoluzione dei problemi che permette di identificare efficacemente i costi superflui rendendone possibile una riduzione mentre il DEF, Design for Manufacturability, è uno studio di fattibilità in cui si valuta il design di un prodotto e in cui si propongono adattamenti, trattamenti particolari e modifiche strutturali che rendono possibile ottimizzarne la produzione.

Per una trattazione di più ampio respiro sul co-design si suggerisce di leggere l’articolo Design del prodotto per la pressofusione.

I metodi per realizzare riduzione dei costi nella pressofusione di zinco ed ottimizzare processi e prodotti non si esauriscono qui. Dalla lettura di questo articolo dovrebbero però essere emersi quelli che sono solo alcuni, ma evidenti, vantaggi.

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L’impatto dei fornitori sulla VA/VE

Un aspetto di importanza sempre maggiore nella strategia di approvvigionamento è il coinvolgimento dei fornitori nello sviluppo del prodotto, per rinforzare le collaborazioni sia nella progettazione, che per ridurre i costi ed ottimizzare le diverse attività.
Per ottimizzare il rapporto tra qualità, spesa e valore del prodotto, è fondamentale effettuare un’analisi preliminare: in particolare, l’Analisi del Valore/ Ingegneria del Valore (comunemente nota come VA/VE) permette di identificare la funzione di un prodotto o servizio, stabilirne il valore economico e ridurre dove possibile il costo del ciclo di vita.

La stesura collaborativa di un’analisi VA/VE è uno dei modi migliori per raggiungere obiettivi a lungo termine e stabilire relazioni solide con i fornitori: la fiducia e lo scambio di informazioni e idee sono alla base delle collaborazioni commerciali.

Informando e coinvolgendo i fornitori nelle attività di VA/VE è possibile chiarire la definizione del processo e incoraggiare le proposte alternative, risultando in prezzi più competitivi o in prodotti migliorati.

Gli effetti del taglio dei costi, dei miglioramenti processuali e della comunicazione trasparente sono benefici sia per i fornitori che per i clienti. I primi possono calcolare accuratamente la riduzione dei costi, illustrare zone di potenziale miglioramento e riduzione degli scarti con precisi dati di supporto; i secondi possono beneficiare della comunicazione trasparente, della riduzione dei costi e/o dalla qualità migliorata.

Il fornitore coinvolto nell’analisi VA/VE può offrire proposte per:

Cambiamenti nel design del componente

Queste modifiche sono solitamente proposte da un reparto Engineering dedicato e vengono studiati usando la simulazione e strumenti di analisi per assistere i clienti fin dall’inizio del progetto. Questi cambiamenti possono aiutare a ridurre gli scarti e il peso del componente, a migliorare le qualità strutturali e meccaniche del pezzo e a prevenire problemi futuri. Tutte queste attività portano ad una migliore funzionalità dei componenti, aumentandone di conseguenza il valore.

Questi cambiamenti possono riguardare:

• Materiali e specifiche
• Dimensioni e tolleranze
• Sostituzione di componenti

Cambiamenti nel processo produttivo o di assemblaggio

Con i software di simulazione è possibile testare un gran numero di variazioni dei processi per ottenere la migliore ottimizzazione possibile senza sprecare materiale. Questi strumenti rendono più facile individuare i punti critici e correggere se necessario, soprattutto in quelle situazioni dove la causa principale potrebbe non essere evidente da un’analisi del pressofuso.

Modificare i processi e le tecnologie coinvolte prima di creare un prototipo o di stampare un lotto di prova garantisce un grande risparmio in termini di materiali utilizzati e tempo macchina risparmiato. In altre parole, durante un’analisi VA/VE includere la simulazione del processo produttivo può aumentare il valore del prodotto, riducendo i costi.

Questi cambiamenti possono riguardare:

• Riduzione dei test
• Nuove tecnologie produttive
• Affidabilità delle parti

Logistica

Una migliore comunicazione tra le parti è cruciale per ottenere una filiera coesa ed efficiente. A volte un fornitore si prende carico dell’organizzazione e dei costi di spedizione. Le giuste informazioni gli permettono quindi di adattare le tabelle di marcia per andare incontro a bisogni urgenti, oppure di organizzare le spedizioni in modo da effettuare trasporti a pieno carico (FLT), riducendo così i costi.

Alcune aree della logistica che i fornitori possono contribuire a migliorare sono:

• Riduzione dei costi di trasporto
• Miglioramenti del packaging
• Gestione dell’inventario

Dopo che il reparto di gestione degli acquisti del cliente ha ricevuto le diverse proposte, queste devono essere analizzate da un team composto da esperti di diversi reparti per individuare i punti di debolezza e scegliere quali suggerimenti includere nella loro strategia di approvvigionamento.

Il supporto dei pressofusori alle attività VA/VE

Gli Ingegneri del Prodotto sono sempre alla ricerca di metodi per ridurre i costi di produzione e del materiale, mantenendo allo stesso tempo la qualità del prodotto. La VA/VE è fondamentale per raggiungere quest’obiettivo.
Possiamo classificare i costi di produzione in 3 macro-categorie:

• Materie prime
• Lavorazioni
• Processi

Vediamo nel dettaglio ciascun punto.

Materie prime

Il prezzo delle materie prime dipende da una grande varietà di fattori, che vanno dalla sua disponibilità a livello mondiale fino alle fluttuazioni del mercato, e tutti questi elementi devono essere valutati in fase di definizione della propria strategia di approvvigionamento.
A volte un cambio di materiale può essere necessario per mantenere i costi di produzione sotto controllo, o per tagliare i costi superflui e aumentare gli introiti per un prodotto. Ad esempio, utilizzare lo zinco al posto dell’alluminio, dell’acciaio inossidabile o di altri materiali può aiutare a tagliare i costi.

Anche mantenendo lo stesso materiale, ci possono essere differenze di prezzo e qualità: ad esempio, esistono diversi tipi di leghe di zinco, con diverse fasce di prezzo. Scegliere il giusto tipo di lega è quindi importante non solo per il prodotto finale, ma anche per ridurre i costi. Per assicurarsi di utilizzare il miglior materiale sia in termini di qualità tecnica che in termini di costi, è consigliabile chiedere consiglio al proprio fornitore, coinvolgendolo nella stesura della VA/VE.

Lavorazioni

Il processo produttivo include necessariamente dei costi di lavorazione e mano d’opera: alcuni di questi possono essere evitati accelerando le operazioni, ad esempio utilizzando delle automazioni, o progettando i componenti in modo tale da ridurre la necessità di lavorazioni successive alla produzione e rendendo l’assemblaggio più rapido.

Processi

I requisiti di processo possono variare enormemente a seconda del settore industriale. Considerando il settore della pressofusione, il tempo ciclo classico è composto dalla seguenti fasi:

• Tempo di iniezione;
• Tempo di stampaggio;
• Tempo di cambio stampo/lubrificazione;
• Tempo di controllo;

Ci sono diversi modi di ottimizzare questi processi, ma in molti casi l’uso di automazioni e tecnologie informatiche può aiutare. Alcuni programmi possono simulare l’intero ciclo di produzione: basandosi sui dati ottenuti dalle analisi, è possibile anticipare le problematiche e minimizzare i rischi, trovando la soluzione più adeguata ad ogni progetto.

In conclusione, abbiamo visto come coinvolgere i fornitori di pressofusi fin dalla stesura dell’analisi VA/VE possa aiutare a migliorare diverse fasi della produzione: dal design del prodotto all’ottimizzazione dei processi, quasi ogni area può trarre beneficio dai suggerimenti di un esperto. Per questo, contattare i fornitori mentre si sviluppa una nuova strategia di approvvigionamento potrebbe essere un’occasione per aumentare il valore del prodotto, sia migliorando le funzionalità del componente o riducendo i costi di produzione.

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La storia dell’analisi VA/VE

Nel 1961 l’ingegnere americano Lawrence D. Miles, nel suo libro “Tecniche di analisi e ingegneria del valore”, scriveva:

“L’analisi del valore è un sistema di risoluzione dei problemi che si applica tramite l’uso di una specifica serie di tecniche, di conoscenze e di capacità acquisite. È un metodo creativo organizzato, il cui scopo è un’efficace identificazione dei costi superflui, cioè di quei costi che non forniscono né qualità, né utilizzi, né longevità dello strumento, né estetica, né vantaggi per il cliente.”

La VA/VE si è sviluppata già nelle prime fasi di sviluppo della tecnica moderna: il suo scopo principale era di aumentare il valore, piuttosto che di ridurre i costi. Per questo motivo era necessario poter analizzare il valore. Lawrence D. Miles proseguiva dicendo:

“L’analisi del valore può favorire tutti i rami dell’ingegneria di impresa – produzione, acquisti, marketing e management – assicurando risposte migliori per i loro problemi specifici nel soddisfare le richieste del cliente con costi di produzione ridotti. Solitamente, oltre il 15 – 25 per cento dei costi di produzione possono essere tagliati senza nessuna riduzione del valore offerto ai clienti, attraverso l’uso di questo sistema di risoluzione problemi in aree decisionali importanti.”

Value Analysis / Value Engineering: definizioni

Analisi del Valore – VA

Che cos’è il valore?

Diverse persone risponderebbero a questa domanda in modi diversi. In generale però il valore di un prodotto può essere dato dalle performance delle sue funzioni o dalle sue qualità estetiche. In sintesi, si potrebbe quindi dire che alte performance, capacità, valore emozionale e stile rapportati ai costi sono ciò che solitamente viene considerato valore.

Perciò, Valore = Funzione / Costi

L’analisi del valore è un metodo standardizzato, creato da un team con competenze di diversi settori, che mira ad identificare i costi più bassi e ad assicurare il miglior funzionamento di un prodotto, sistema o servizio. Fare un’analisi del valore significa definire le funzioni di un prodotto e la proporzione tra valore e costi, al fine di trovare opportunità di risparmio.

Ingegneria del valore – VE

Come detto precedentemente, l’analisi del valore è l’applicazione di diverse tecniche per identificare le funzionalità di un prodotto o servizio e offrirli al minor costo.

Invece, l’Ingegneria del Valore si applica alla fase di progettazione. Questo metodo è solitamente utilizzato per i nuovi prodotti e per questo vengono applicati gli stessi principi e tecniche necessari nelle fase di pre-produzione, come lo sviluppo del concetto, la progettazione e la prototipazione.

Riassumendo, VA/VE è un metodo ordinato e sistemico per diminuire i costi di produzione – aumentando di conseguenza il valore calcolato tramite formula Valore = Funzione / Costi –
di un prodotto, un sistema, un processo, una procedura, un piano, un macchinario o un servizio. L’analisi delle funzionalità è oggetto della VA, poiché il suo scopo è di identificare le funzioni del prodotto e di metterle in relazione con i costi e il prezzo; la valutazione del design e della costruzione viene effettuata tramite VE con l’obiettivo di eliminare quegli elementi che non contribuiscono alla funzione del prodotto.

La funzione del prodotto non deve essere concepita unicamente come utilizzo finale o pratico: essa può includere anche fattori estetici, oppure l’unione dei due secondo i dettami della filosofia della bellezza funzionale: questa teoria si basa sulla coesistenza di estetica e performance. Ciò che conta nella stesura di un VA/VE è che la funzione sia chiaramente definita, in modo tale da poter essere analizzata nel dettaglio e sottosegmentata per facilitare l’analisi dei punti da migliorare.

Nel caso siate interessati all’argomento della bellezza funzionale, sappiate che Bruschi terrà una conferenza sull’argomento: clicca qui per saperne di più.

Nella VA/VE la funzione di un prodotto o servizio, definita dai clienti per andare incontro alle loro necessità, è identificata, il valore economico per quella funzione è stabilito, le specifiche performance e affidabilità sono fornite al più basso costo del ciclo di vita.

Tramite applicazione di una VA/VE è possibile aumentare la soddisfazione del cliente e incrementare il valore dell’investimento.

Anche i design migliori e innovativi possono invecchiare, diventando superati e poco competitivi: in questi casi la VA/VE può aiutare sia i clienti che i fornitori nel trovare e ottimizzare eventuali disallineamenti tra prodotti, componenti, sistemi, progetti e funzioni poco performanti.

Una corretta divisione tra le funzioni necessarie e superflue di un prodotto portano ad uno sviluppo creativo di metodi alternativi per ottenerli – come richiesto dai clienti – al prezzo più basso.

La VA/VE permette ad un’azienda di evidenziare le aree che necessitano di miglioramenti, con un metodo standardizzato che genera le idee e le alternative, aumentando considerabilmente il valore dei beni e dei servizi.

Un progetto completato con la tecnica VA/VE è più efficace e ottiene un successo maggiore di un progetto sviluppato senza questa tecnica, perché gli obiettivi e le richieste sono studiati in un’ottica cliente-centrica. Le possibili applicazioni della VA/VE per identificare le potenziali aree di risparmio sono pressoché illimitate, dato che possono essere usati per migliorare la qualità, incrementando l’efficienza e riducendo rischi e costi.

VA/VE applicazione e passaggi principali

Secondo i principi di “Tecniche di analisi e ingegneria del valore” ci sono diverse fasi nella VA/VE:

• Acquisizione di informazioni complete ed esaustive e miglioramento delle ipotesi
• Analisi profonda e dettagliata: in che direzione sembrano condurre i dati ottenuti? Quali sono i problemi specifici che, una volta risolti, porteranno a importanti benefici in termini di costi?
• Attività mentale creativa, nella quale tutti i giudizi sono temporaneamente sospesi per creare le basi di diverse soluzioni per ciascuno dei problemi rilevati nelle analisi precedenti
• Attività mentale di giudizio, in cui i diversi risultati del pensiero creativo vengono scandagliati alla ricerca di idee che permettano di minimizzare gli svantaggi, massimizzando i vantaggi in modo tale da soddisfare le necessità di miglioramento dei costi o delle operazioni

Durante la fase di raccolta di informazioni, il progetto e i suoi requisiti vengono analizzati e successivamente l’analisi della funzione studia i possibili miglioramenti. Nella fase creativa, vengono accumulate le idee per migliorare le performance: della lista risultante, solo una piccola parte verrà scelta in modo da trovare l’idea con il miglior potenziale per il raggiungimento dell’obiettivo. La fase successiva è lo sviluppo di alternative e la loro presentazione ai decisionisti e, infine, l’implementazione.

Gli strumenti VA/VE sono estremamente efficaci e talvolta fondamentali per raggiungere obiettivi come la riduzione dei costi, il miglioramento della qualità e la riduzione del time-to-market.

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