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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In linea con il principio della lesson learned, gli ingegneri Bruschi hanno analizzato le performance di produzione del pressofuso e definito nuovi parametri basandosi sulle conoscenze apprese negli anni al fine di ottenere un componente che soddisfasse gli standard qualitativi richiesti. Inoltre, è stato possibile apportare accurate modifiche grazie all’impiego di tecnologie avanzate, quali software di simulazione, che hanno permesso di progettare soluzioni al fine di ridurre i difetti di pressofusione.

Fattori che determinano la qualità superficiale di un pressofuso

La qualità superficiale di un componente prodotto con la tecnologia della pressofusione può infatti essere determinata da molteplici fattori, quali termoregolazione dello stampo e temperatura del materiale iniettato nella cavità, ma dipende principalmente dalla modalità di riempimento del canale di alimentazione. La progettazione di un canale adeguato, che consenta un riempimento simmetrico delle cavità dello stampo, costituisce quindi un requisito fondamentale per evitare la formazione di difetti di pressofusione sul componente. Un canale di alimentazione asimmetrico o non convergente può, invece, determinare intrappolamenti d’aria nel pressofuso, nonché aree caratterizzate da evidenti marezzature causate da un riempimento disomogeneo.

Case study

Il componente oggetto del seguente case study è un componente della cerniera di una porta. Dopo anni di produzione del pezzo, utilizzando il primo stampo, a seguito dell’usura dello stesso sono emersi difetti di pressofusione sulla superficie del componente, quali marezzature, mancati riempimenti e porosità d’aria. A seguito dell’analisi dei parametri e della geometria dello stampo, gli ingegneri Bruschi hanno allora identificato l’errata modalità di riempimento delle cavità come causa principale dei difetti. Per risolvere questo problema si è quindi deciso di progettare e realizzare un nuovo stampo. Al fine di ridurre i difetti di pressofusione sono perciò state apportate modifiche in fase di progettazione, effettuando un appropriato redesign dello stampo, più specificatamente del canale di alimentazione.

Fase 1 – Simulazione

La prima fase del progetto di riprogettazione dello stampo ha riguardato la simulazione di riempimento delle cavità con il software di simulazione termofluidodinamica Magmasoft, che ha permesso di prevedere con buona approssimazione il comportamento del fluido durante la fase di riempimento. Magmasoft consente infatti di analizzare diversi parametri, quali temperatura del metallo in tutte le fasi del riempimento, pressione dell’aria nella cavità, velocità del fluido e presenza di zone interessate da intrappolamenti d’aria. Per ulteriori informazioni sulla simulazione, clicca sui post qui sotto:

• Simulazione per pressofusione: conservazione dello stampo e ottimizzazione dei parametri 
• Simulazione per pressofusione: studio della porosità da ritiro
• Simulazione per pressofusione: studio per la riduzione degli scarti

Dalla simulazione sono emerse tre principali problematiche:

• riempimento asimmetrico
• canale di alimentazione non convergente
• disomogeneità di temperatura del materiale

Per definire al meglio le azioni correttive da attuare è stato necessario analizzare la geometria del prodotto: il componente presenta infatti una sezione superiore massiccia e una sezione inferiore più sottile. La sagoma del prodotto ha richiesto, di conseguenza, una particolare attenzione durante la progettazione del canale di alimentazione, poiché per ottenere un riempimento simmetrico e omogeneo delle cavità è risultato necessario l’inserimento di elementi che agevolassero la dinamica del fluido di riempimento.

Fase 2 – Redesign sezione superiore

A seguito della simulazione il riempimento della sezione superiore è risultato asimmetrico, causando così intrappolamenti d’aria nel pressofuso, con conseguente formazione di bolle d’aria sulla superficie del componente. La causa dell’asimmetria del riempimento è stata attribuita alle diverse velocità con cui il fluido iniziava a riempire la cavità. Infatti, la zama entrava dal punto di iniezione con un’elevata energia cinetica e proseguiva il suo percorso seguendo la geometria delle cavità, che la portava a riempire maggiormente e più velocemente determinati volumi, raggiungendo invece solo in un secondo momento quelle sezioni che non si trovavano nel verso del flusso principale.

Il primo problema da risolvere ha dunque riguardato l’entrata asimmetrica della zama nel gate: al fine di simmetrizzare l’entrata del metallo nella cavità, è stato aggiunto uno smorzatore alla fine del canale principale. Con la nuova configurazione il flusso, prima di dividersi, riempie lo smorzatore perdendo energia cinetica e prosegue il suo percorso verso la cavità con una velocità più uniforme.

Il secondo problema, sempre relativo alla parte superiore del pressofuso, era invece inerente alla divergenza del canale di alimentazione in alcune sezioni, che determinava l’insorgenza di turbolenze. Di conseguenza l’attività di redesign è stata effettuata procedendo con la progettazione di un canale convergente, il quale ha contribuito a canalizzare maggiormente il materiale e ad agevolare il riempimento delle cavità riducendo il distacco di vena fluida.

Fase 3 – Redesign sezione inferiore

La sezione inferiore del componente è invece differente dalla parte superiore. Si tratta di una parte più sottile e che quindi, con lo stampo iniziale, veniva riempita da materiale avente basse temperature, determinando così la formazione di marezzature e mancanze di materiale.

Osservando la geometria del componente risultava infatti evidente la difficoltà di riempimento omogeneo di tutte le cavità e in particolar modo della cavità inferiore: precedentemente la zama riempiva in primo luogo l’intera sezione superiore del pressofuso, che è caratterizzata da una dimensione considerevole, per raggiungere solo in un secondo momento la sezione inferiore. Il materiale arrivava quindi a riempire la sezione inferiore a una temperatura troppo bassa, tale cioè da non garantire un adeguato livello di finitura superficiale.

Per la risoluzione di questa problematica si è ricorsi alla progettazione di un’alimentazione dedicata, attraverso l’inserimento di due canali ausiliari. I canali sono stati inseriti nella parte inferiore del pezzo al fine di ottenere un riempimento più omogeneo, mantenendo la temperatura del materiale più stabile in tutto il pressofuso. Anche i due canali ausiliari, così come il canale principale di alimentazione, sono stati progettati in modo da ottenere un flusso simmetrico: a tal fine sono stati introdotti due ulteriori smorzatori all’inizio dei due canali ausiliari.

Canale ausiliario con smorzatore

Inoltre, considerata la particolare geometria del prodotto, al fine di agevolare ulteriormente il riempimento in tutta la cavità, è stato progettato un profilo dell’attacco di colata parzialmente tangenziale in grado di indirizzare il materiale in zone critiche in termini di uniformità di riempimento. Le difficoltà che altrimenti si potrebbero incontrare, considerato che la sezione inferiore del pezzo presenta dei maschi che andranno a realizzare dei fori, i quali rendono il riempimento ulteriormente difficoltoso, sarebbero potenziali ostacoli al raggiungimento della qualità richiesta poiché costituiscono rallentamenti per il flusso della zama. Questo tipo di profilo, con attacco di colata parzialmente tangenziale, determina allora una migliore distribuzione della zama, facilitandone l’ingresso e il raggiungimento delle aree più critiche.

Risultati ottenuti

A seguito delle modifiche apportate gli ingegneri hanno eseguito la simulazione del riempimento delle cavità con il software Magmasoft e ne hanno avuto eccellenti risultati: le criticità precedentemente riscontrate hanno infatti registrato una notevole riduzione. Nello specifico, attraverso la riprogettazione del canale di alimentazione si è ottenuta una maggiore uniformità di riempimento, che di conseguenza ha determinato una riduzione dei difetti di pressofusione sulla superficie del prodotto.

Il presente case study conferma pertanto l’importanza del saper attingere dalle esperienze pregresse per la risoluzione di nuove problematiche, integrando know-how e tecnologia al fine di raggiungere risultati sempre più performanti. La riprogettazione dello stampo e l’utilizzo di Magmasoft hanno consentito di testare soluzioni diverse prima di procedere con l’effettivo stampaggio del prodotto, ottenendo così notevoli benefici in termini di qualità, tempistiche e costi.

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