Vantaggi estetici

Le leghe di zinco offrono numerosi vantaggi estetici tra cui, il principale, un ottimo feeling tattile che trasmette una sensazione di robustezza e solidità all’oggetto ed è gradevole anche alla vista per le sue qualità tecniche e tecnologiche.

In aggiunta, il design dei componenti in lega di zinco è personalizzabile, sia attraverso la verniciatura che offre una vasta gamma di colori e finiture per adattarsi al design desiderato, sia attraverso numerosi trattamenti galvanici come ad es. la nichelatura o la cromatura per ottenere un aspetto brillante e resistente all’usura nel tempo.

Vantaggi funzionali

Le funzionalità delle leghe di zinco negli apparati degli elettrodomestici invece sono molteplici.

Il processo di pressofusione dello zinco offre un risultato unico nel campo delle leghe: fornendo un prodotto finito al primo stadio della sua lavorazione. Ciò si traduce automaticamente in un notevole risparmio in termini di costi e tempi di produzione.

Inoltre, la fluidità superiore delle leghe di zinco consente di realizzare spessori più sottili (a differenza di altri materiali, soprattutto plastici) riducendo i costi delle materie prime impiegate senza rinunciare ai requisiti di rigidità del prodotto che sono fondamentali per ottenere dei componenti ugualmente funzionali ma con ingombro ridotto. In aggiunta poi la stabilità dimensionale, la resistenza alle vibrazioni e agli urti sono ulteriori vantaggi offerti dalle leghe di zinco, rendendole ideali per parti interne ed esterne dei piccoli elettrodomestici.

La duttilità delle leghe di zinco è inoltre un altro aspetto fondamentale di questo materiale e porta grandi vantaggi per la creazione di elettrodomestici. Questa proprietà, infatti, permette di utilizzare la ribaditura come metodo di fissaggio alternativo alle viti; riducendo i costi di lavorazione necessari per la filettatura ed i tempi di assemblaggio necessari per il serraggio delle viti; non meno importanti sono i risultati estetici e di costo per gli assemblaggi con ribaditure, che a differenza delle viti possono essere nascoste alla vista e tradursi in un efficientamento economico poiché saranno necessari meno componenti per la creazione dello stesso pezzo finito.

Infine, fra le qualità funzionali delle leghe di zinco, possiamo ricordare anche l’ottimo livello di schermatura dai campi magnetici di questo materiale, impedendo infatti ai componenti elettronici ed elettrici di interferire fra loro compromettendo le prestazioni del prodotto.

Benefici ambientali

Dal punto di vista ambientale, le leghe di zinco rappresentano una scelta ecologica, ecosostenibile ed ideale per un’economia circolare. Essendo totalmente riciclabili le parti in lega di zinco possono essere recuperate e riutilizzate infinite volte, contribuendo a ridurre l’impatto ambientale dei rifiuti di plastica e di altri materiali non riciclabili. Richiedendo meno energia per la loro trasformazione il loro impiego è anche più sostenibile dal punto di vista energetico.

Vantaggi economici

L’utilizzo delle leghe di zinco a differenza di altre leghe da pressofusione ha indubbiamente dei benefici economici nella produzione. La trasformazione dallo stato solido a liquido delle leghe di zinco per la pressofusione, infatti richiede temperature meno elevate e quindi consuma molta meno energia rispetto ad esempio delle leghe di alluminio. Ciò si traduce anche in notevole maggior durata degli stampi. A parità di utilizzo, uno stampo per la pressofusione in zinco può essere utilizzato anche fino a un milione di cicli senza subire deterioramenti, consentendo un notevole risparmio nei costi di produzione.

Questo aspetto è particolarmente evidente quando si considera il costo degli stampi per la produzione di parti in alluminio, che richiedono sostituzioni più frequenti.

Esempi pratici

Un esempio significativo dell’applicazione delle leghe di zinco nei piccoli elettrodomestici la si nota soprattutto in cucina. La maggior parte dei produttori di elettrodomestici di qualità utilizza componenti in lega di zinco o zama per conferire solidità, stabilità e rifiniture estetiche ai propri prodotti.

Ad esempio: gli housing, sia esterni che interni, dei piccoli elettrodomestici sono spesso realizzati in lega di zinco per garantire una struttura resistente e duratura. Questo approccio è particolarmente evidente nelle parti che richiedono una maggiore stabilità dimensionale, come gli alloggiamenti per cuscinetti ed i supporti interni degli elettrodomestici.

Anche i supporti dei motorini elettrici sono un altro esempio che riguarda l’utilizzo delle leghe di zinco. Questi componenti, presenti in molti piccoli elettrodomestici, possono essere realizzati in lega di zinco anziché nelle costose plastiche rinforzate, offrendo una soluzione più sostenibile dal punto di vista ambientale e dei costi.

Conclusioni

Le leghe di zinco si confermano come una scelta eccellente per i piccoli elettrodomestici, offrendo numerosi vantaggi estetici, funzionali, ambientali e di costo. La loro capacità di essere lavorate con precisione, la resistenza alle vibrazioni e agli urti, la totale riciclabilità e il risparmio di costi di processo le rendono ideali per soddisfare le esigenze degli elettrodomestici moderni.  Guardando nelle nostre cucine possiamo apprezzare come le leghe di zinco siano applicate con successo nel settore dei piccoli elettrodomestici.  Scegliere le leghe di zinco per la produzione di parti e componenti significa unire design accattivante, prestazioni affidabili, sostenibilità ambientale e vantaggi economici.

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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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Spessore minimo ottenibile

La caratteristica delle leghe di zinco che consente di ottenere spessori particolarmente sottili è la proprietà di scorrimento. Grazie a questa proprietà, utilizzando le leghe di zinco, è possibile raggiungere uno spessore minimo di media di 0,4 mm: un valore estremamente basso se comparato con il relativo spessore minimo ottenibile dell’alluminio, come riportato nella tabella sottostante:

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Il valore degli spessori sottili ottenibili con le leghe di zinco tramite il processo di pressofusione è determinato da diversi fattori, quali la geometria dell’oggetto e la sua estensione superficiale. Un ulteriore fattore che influisce sul valore dello spessore sottile è la distanza tra lo spessore sottile e il punto di iniezione: minore è la distanza tra lo spessore e il punto di iniezione, minore è il valore di spessore sottile ottenibile.

Grazie alla proprietà di scorrimento e alla possibilità di raggiungere un alto grado di precisione, le leghe di zinco consentono di produrre componenti che non necessitano di ulteriori lavorazioni meccaniche a seguito del processo di pressofusione, poiché già da grezzi sono caratterizzati da finiture precise e, appunto, spessori sottili.

I vantaggi degli spessori sottili

Perché, dunque, la capacità di ottenere spessori sottili costituisce un valore aggiunto nella produzione di un pressofuso?

Di seguito sono riportati i principali vantaggi che scaturiscono dal raggiungimento di spessori sottili, sia relativamente alle caratteristiche del prodotto che in termini di risparmio di costi ed energia:

1. Riduzione di peso dell’oggetto
2. Riduzione di dimensione dell’oggetto
3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio
4. Resistenza
5. Risparmio energetico
6. Cost saving

1. Riduzione di peso dell’oggetto

La riduzione di peso del prodotto, a parità di funzionalità, è uno dei principali benefici apportati dal raggiungimento di spessori sottili in pressofusi in leghe di zinco. In alcuni settori, ad esempio nell’industria automotive, avere la possibilità di ridurre il peso di un prodotto e di preservarne allo stesso tempo la funzionalità consente di ottenere vantaggi in termini di efficienza; questo è particolarmente vero nel caso di specifici componenti, come ad esempio maniglie e tettucci apribili.

Grazie alla libertà di design offerta dalle leghe di zinco il produttore di pressofusi può, partendo dal disegno originale, studiare e analizzare la geometria del prodotto e collaborare con il cliente per la definizione delle sezioni che possono subire una riduzione di spessore senza intaccare, ma anzi aumentando, la funzionalità del componente. La cooperazione tra cliente e fornitore, un servizio definito co-design, può così portare allo sviluppo di soluzioni innovative che incrementino le performance del prodotto ottenendo, al contempo, una riduzione di costi data dall’inferiore quantità di materia prima impiegata.

La percentuale di riduzione di peso di un componente è ovviamente variabile, poiché dipende dalle caratteristiche di ogni singolo prodotto. Partendo dal progetto originale e arrivando al progetto ridefinito in concerto con il cliente, in alcuni casi è però possibile ottenere una riduzione di peso che arriva fino al 50%: una percentuale di notevole importanza e difficilmente raggiungibile impiegando altri materiali.

Per ulteriori informazioni sulla riduzione di peso dei pressofusi, clicca sul seguente post: Vantaggi del co-design: alleggerimento mirato

2. Riduzione di dimensione dell’oggetto

La riduzione di peso non è l’unica variabile importante per la funzionalità di un prodotto, anche la dimensione assume una grande rilevanza; soprattutto nel caso di quelle apparecchiature cui lo sviluppo tecnologico richiede dimensioni sempre più ridotte.

Attraverso il processo di co-design il fornitore di pressofusi in leghe di zinco studia con il cliente degli interventi volti ad ottenere questa ottimizzazione, individuando le aree della sagoma del prodotto che possono subire una riduzione di spessore.

In particolare, i prodotti con funzione di carter, ad esempio i connettori utilizzati nel settore elettronico, necessitano di spessori sottili per poter essere maggiormente funzionali. Infatti questi prodotti contengono al loro interno altri contenenti ed è quindi necessario, per evitare problematiche di ingombro, che le loro pareti siano il più sottili possibile. Inoltre, per questo tipo di componenti, le leghe di zinco risultano una scelta vincente: non solo, infatti, raggiungono spessori sottili, ma riescono anche a mantenere invariate quelle proprietà di schermatura elettromagnetica che sono estremamente importanti per l’industria elettronica.

Sempre relativamente a prodotti carter, come carter per serramentistica, laddove la funzione meccanica non è primaria, la zama risulta ottimale poiché permette di ottenere spessori sottili con sagome complesse e particolari. Solitamente questa tipologia di prodotto viene realizzata utilizzando come materia prima la lamiera, un materiale altamente elastico che, lavorato con il processo dell’imbutitura, può raggiungere spessori estremamente sottili. Tuttavia la lamiera imbutita, al contrario delle leghe di zinco, non offre libertà di design poiché non consente di ottenere le sagome particolari che possono invece essere realizzate tramite il processo di pressofusione.

Per poter visionare un esempio di prodotto carter che, grazie al co-design, ha raggiunto una riduzione di dimensione e spessori più sottili, con conseguente risparmio per il cliente, puoi guardare questo video.

3. Capacità di ottenere prodotti con un elevato grado di dettaglio

Come anticipato, con il processo di pressofusione dello zinco è possibile ottenere prodotti con un alto grado di precisione e geometrie complesse. Spesso queste geometrie presentano numerosi dettagli di piccole dimensioni, come ad esempio le articolate nervature che caratterizzano prodotti quali connettori e dissipatori.

Nel processo di pressofusione, grazie alla riduzione degli spessori che si riesce ad ottenere, questi dettagli vengono realizzati con estrema accuratezza, garantendo precisione dimensionale e aumentando l’efficienza del prodotto. L’ottenimento di spessori sottili, in questa tipologia di prodotti, è un valore aggiunto anche perché conferisce al componente un elevato grado di elasticità che agevola i sistemi di assemblaggio e di bloccaggio. Test condotti su campioni a spessore sottile in leghe di zinco hanno infatti evidenziato risultati comparabili a quelli delle materie plastiche: in particolare, il modulo di flessione dei campioni in lega di zinco è risultato essere superiore a quello del nylon 6.

4. Resistenza

L’ottenimento di spessori sottili non determina un calo di resistenza del componente: al contrario, un prodotto a spessore sottile in leghe di zinco presenta una microstruttura densa a grana fine che è dotata di proprietà meccaniche superiori rispetto a quella di prodotti con spessori maggiori.

Durante il processo di pressofusione il rapido raffreddamento superficiale genera ciò che viene comunemente definito “pelle di fonderia”, uno strato superficiale di circa 0,2-0,3 mm a struttura fine. I risultati di test su campioni in lega di zinco pressofusa a spessore sottile sottoposti a prove di fatica hanno dimostrato il vantaggio conferito dalla “pelle di fonderia”. Infatti, in un pressofuso a spessori sottili la microstruttura densa a grana fine è percentualmente maggiore rispetto alla massa totale del pezzo, e questo conferisce maggiore resistenza al componente.

Inoltre, ulteriori test su pressofusi a spessore sottile, hanno evidenziato valori di resistenza a fatica notevolmente superiori a quelli riportati in letteratura per leghe di zinco trattare con tecnologie diverse dalla pressofusione.

5. Risparmio energetico

L’ottenimento di spessori sottili e la creazione di componenti dotati di questa caratteristica consentono di ridurre la quantità di energia utilizzata nel processo produttivo.  Lo spessore sottile, infatti, implica una riduzione della quantità di materia prima utilizzata e ciò si traduce, in primo luogo, in una minor quantità della materia prima da rifondere.

Inoltre, il componente a spessore sottile ha tempi di raffreddamento ridotti e ciò consente, oltre ad un risparmio energetico relativo al funzionamento delle macchine di produzione, un efficientamento energetico dell’intero processo e una conseguente riduzione dei tempi produttivi.

6. Riduzione dei costi

L’impiego di una minor quantità di materia prima, la maggiore efficienza energetica, la velocizzazione del processo produttivo e la diminuzione di peso e di ingombro, con il conseguente risparmio nei costi di trasporto, sono tutti fattori che consentono una notevole riduzione dei costi di produzione. Il risparmio economico derivato dalla produzione di componenti a spessori sottili si traduce così in un grande vantaggio non solo per il produttore ma anche per il cliente.

La pressofusione di zinco rappresenta quindi una tecnologia competitiva dal punto di vista economico, permette infatti di ottenere spessori sottili ed è la scelta ideale per la produzione di componenti leggeri e resistenti, caratterizzati da sagome complesse e dettagliate.

Per un’overview sui prodotti realizzati in Bruschi, tra i quali figurano prodotti realizzati con la pressofusione di zinco a spessori sottili, clicca qui

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Usando la pressofusione spesso non sono necessarie ulteriori lavorazioni dopo lo stampaggio: non solo la sua precisione è del 99.8%, ma i prodotti pressofusi possono anche essere utilizzati grezzi, dato che hanno comunque una finitura esteticamente piacevole. Dello zinco usato nel mondo, circa il 28% trova applicazione nell’industria automobilistica, seguita dal settore costruzioni e hardware.

Lo zinco è diventato uno dei metalli più importanti nell’industria automobilistica, specialmente per prodotti come alloggiamenti delle serrature, nottolini, retrattori e pulegge nei sistemi delle cinture di sicurezza, ma anche per l’albero a camme e i componenti dei sensori. Utilizzando questo metallo e le sue leghe, è possibile ottenere una forza, duttilità e malleabilità impossibile da ottenere con altri materiali.

Inoltre, lo zinco può essere la scelta corretta per ottenere componenti di alta qualità estetica, con tolleranze strette e impossibili da ottenere con altri materiali, e per ottenere rilievi e scanalature per ingranaggi o altre parti meccaniche.

Componenti pressofusi del settore automobilistico

Come detto precedentemente, il settore automobilistico è quello in cui più si usa la pressofusione: utilizzando lo zinco e le sue leghe è possibile produrre componenti di alta qualità estetica, con tolleranze strette e fisse per la morfologia delle forme. Le leghe di zinco sono utilizzate anche per la placcatura grazie ai suoi molti benefici, come il miglioramento della resistenza alla corrosione.

Qui sotto potete trovare una selezione di esempi di parti producibili con zinco placcato:

• Dettagli dell’abitacolo interno
• Componenti del tetto apribile
• Componenti meccaniche
• Parti del motore e altre componenti interne
• Apparato del servosterzo
• Parti dei freni
• Componenti per sistemi di condizionamento
• Parti del telaio
• Componenti del controllo del clima
• Sistema di alimentazione

Nel prossimo paragrafo, procederemo ad elencare i vantaggi delle leghe di zinco.

Vantaggi delle leghe di zinco

Le leghe di zinco pressofuse permettono di sviluppare prodotti e di semplificare la produzione, offrendo un prodotto finale durevole. La forza dello zinco, la sua duttilità e stabilità permette agli specialisti di ottenere un prodotto migliore e più resistente. È questa alta duttilità che rende lo zinco ideale per i processi di pressofusione, in cui è necessario sostenere la pressione e l’espansione evitando che il metallo si spezzi.

Confronto tra lo zinco e altri materiali

Ogni lega ha le sue caratteristiche in termini di proprietà meccaniche e fisiche: questi fattori sono fondamentali per determinare la longevità, la forza e la funzionalità dei prodotti. La complessità del prodotto, lo spessore delle sue pareti e la precisione richiesta influenzerà la sua producibilità: questi elementi devono essere considerati punti fondamentali per organizzare al meglio la produzione di pressofusi.

Ci sono diversi metodi di pressofusione, a seconda dello scopo del progetto e della scelta del metallo: due di questi sono camera calda e camera fredda. La camera calda è ideale per quei metalli con basso punto di fusione, come ad esempio lo zinco o il magnesio, mentre la camera fredda viene utilizzata per leghe come l’alluminio, che hanno temperature di fusione più elevate.

Le leghe di zinco devono competere con altri materiali nell’industria della pressofusione: l’alluminio, il ferro fuso, l’ottone lavorato, l’acciaio lavorato e il magnesio sono i metalli più comunemente utilizzati nei prodotti pressofusi, oltre allo zinco. La scelta della lega è un’operazione difficile: un pressofusore deve studiare le applicazioni, la densità del materiale, la resistenza alla trazione e allo snervamento, la temperatura di fusione e l’elasticità per ottenere un risultato migliore, che soddisfi i requisiti funzionali ed estetici.

Leghe di zinco vs Alluminio

Una delle maggiori differenze tra lo zinco e l’alluminio è la bassa temperatura di fusione dello zinco e il fatto che necessiti di pressione inferiore durante la pressofusione. Per questo motivo le leghe di zinco sono le più fondibili. Avere una bassa temperatura di fusione garantisce una vita dello stampo maggiore, e, dal momento che gli stampi sono costosi, utilizzarli più a lungo è economicamente vantaggioso per la produzione di grandi volumi.

Inoltre, lo zinco può essere fuso ad alte pressioni in camera calda, un processo meno costoso della fusione in camera fredda; utilizzando la pressofusione in camera calda è possibile inoltre aumentare la velocità produttiva. Le leghe di alluminio, d’altra parte, sono solitamente fuse con una procedura in camera fredda, meno efficiente del sistema a camera calda utilizzato per lo zinco.

Inoltre, lo zinco è più adatto alla produzione di componenti ricche di dettagli e richiede poche lavorazioni e finiture dopo l’espulsione del componente dallo stampo: le basse pressioni e il basso punto di fusione reduce lo shock termico durante la fusione, donando al pressofuso una superficie più liscia. Inoltre, la maggiore formabilità e lavorabilità dello zinco fornisce un netto vantaggio sui costi delle finiture e dell’assemblaggio.

In generale, lo zinco ha una miglior precisione, angoli di sformo più stretti, la possibilità di forature più piccole e lunghe, oltre che di pareti più sottili, una vita di stampo maggiore, maggiore forza tensiva, maggior lavorabilità, costi di stampaggio inferiori, maggior varietà di finiture e rivestimenti, oltre ad essere un materiale anti-scintille.

Leghe di zinco vs Ferro fuso

Lo zinco, in confronto al ferro fuso, ha costi di fusione più bassi, maggiore precisione e una conduttività termica ed elettrica maggiore. Tuttavia è difficile fare un paragone tra il ferro fuso e le leghe di zinco poiché ci sono diversi materiali per la fusione del ferro, ognuno con diverse proprietà, ragion per cui risulta difficile definire delle caratteristiche generiche per ognuno.

Leghe dello zinco vs Ottone lavorato

Le leghe dello zinco hanno costi di lavorazione e di materia prima più bassi, una percentuale di scarti minore e tolleranze equivalenti o superiori a quelle ottenibili con l’ottone lavorato. Come nel caso precedente, il termine ottone definisce un ampio spettro di materiali per pressofusi, con diverse proprietà meccaniche per cui risulta impossibile definire un confronto con ognuna di esse.

Leghe di zinco vs Acciaio lavorato

In confronto all’acciaio lavorato, lo zinco ha costi di produzione inferiori, una maggior resistenza alla corrosione ed tolleranze equivalenti o superiori.

Leghe di zinco vs Pressofusi in magnesio

Una delle maggiori differenze tra il magnesio e le leghe di zinco è che le leghe di zinco necessitano di temperature e pressione minori per la fusione. A differenza del magnesio, che richiede un particolare trattamento per la resistenza alla corrosione e la finitura, le leghe di zinco offrono una miglior resistenza alla corrosione e una miglior qualità superficiale subito dopo l’estrazione del pezzo dallo stampo.

Il magnesio ha una bassa densità e, come lo zinco, può essere prodotto tramite pressofusione ad alta pressione in camera calda: per questo motivo, entrambi hanno un tempo ciclo minore rispetto a quello dell’alluminio. Tuttavia, le proprietà dello zinco sono superiori a quelle del magnesio sotto ogni aspetto.

Lo zinco, se comparato al magnesio, ha costi di lavorazione più bassi, permette angoli di sformo minori, maggior precisione, rigidità superiore, maggior resistenza alla tensione e alla corrosione, maggior modellabilità, una vita di stampo superiore, più opzioni di finitura superficiale ed è un materiale anti-scintille.

Alcuni casi di interesse

L’uso della pressofusione di zinco permette una serie di finiture che sarebbero impossibili da ottenere con alter leghe, garantendo prodotti con alto coefficiente tecnologico e un importante valore estetico.

Bruschi ha oltre 70 anni di esperienza con i clienti di diverse industrie, inclusa quella automobilistica, l’illuminotecnica, i piccoli elettrodomestici, sistemi di chiusura per porte e finestre. Il poter contare su una conoscenza che si estende a diversi campi permette ai designer di offrire ai propri clienti soluzioni alternative ispirate da altri settori e che permettono di garantire la massima qualità nella scelta del materiale, nelle lavorazioni, nella produzione e nella durata del prodotto.

In oltre, una fase di analisi precedente al design dello stampo porta a proposte mirate alla riduzione degli scarti e ad una minimizzazione dei costi di produzione.

Vediamo ora alcuni casi di interesse nel settore automobilistico.

Caso 1 – Una nuova finitura per evitare le bolle

Un’importante cliente del settore automotive ha chiesto a Bruschi di produrre un componente per risolvere un problema con la percentuale di scarti: questo componente era già in produzione presso un altro fornitore, ma aveva un tasso di scarto del 25% a causa delle bolle che apparivano dopo l’applicazione del rivestimento galvanico.

Bruschi ha concentrato i suoi sforzi, insieme alla sua rete di fornitori, per evitare la formazione delle bolle. La soluzione è stata di cambiare la finitura: passando dalla galvanica alla passivazione, si è avuta una grossa riduzione del tasso di scarto dovuto alla presenza di bolle, che è passata dal 25% alle poche parti per milione.

Caso 2 – Una nuova finitura per migliorare la resistenza allo spray salino

Un cliente del settore automotive aveva richiesto a Bruschi una soluzione per migliorare la resistenza al test dello spray salino di un prodotto. Questo componente aveva bisogno di un’elevata resistenza allo SST per un nuovo progetto, nel quale il pezzo sarebbe stato assemblato su auto di lusso.

La resistenza allo spray salino è data da un particolare trattamento chiamato Fe/Zn: per le auto subcompatte la resistenza garantita era di 120 ore. Tuttavia, questo trattamento non era adatto alle auto di lusso. Il nuovo obiettivo era di spingere la resistenza fino alle 1000 ore. Grazie all’esperienza di Bruschi e al suo network di fornitore, il cliente è riuscito a raggiungere il suo obiettivo tramite un particolare trattamento galvanico, che ha portato la resistenza allo spray salino oltre le 1000 ore.

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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.

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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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In questo post parleremo della struttura del tempo ciclo e di come la sua ottimizzazione possa portare numerosi vantaggi per l’azienda.

I cicli standard

Nella pressofusione si parla di tempo ciclo per indicare l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio di un ciclo di iniezione e il successivo.  Esso viene calcolato attraverso una sommatoria dei tempi parziali del processo di pressofusione. Un ciclo standard è composto infatti da diverse fasi:

• Tempi di iniezione:
  Il pistone percorre un percorso ad una velocità di 1° fase, in cui il materiale viene portato fino all’ugello; viene successivamente accelerato dall’espansione dell’azoto nell’accumulatore per raggiungere la velocità di 2° fase, in cui la cavità viene riempita.
• Tempi tecnici di stampaggio:
  Comprendono le fasi di compattamento e raffreddamento materiale, coprendo quindi il passaggio del metallo dallo stato liquido a quello solido. Il compattamento avviene per compensare il ritiro volumetrico che viene generato dalla transizione di fase.
• Tempi movimento stampo/lubrificazione:
  Includono apertura e chiusura dello stampo, il movimento degli estrattori in avanzamento e ritorno e la lubrificazione dello stampo che può essere manuale, tramite cartesiano o ugelli fissi.
• Tempi di controllo-opzionali:
  Sono variabili in funzione del sistema di svincolamento pezzo utilizzato. In caso di prelievo da parte di un robot sarà infatti consigliabile un controllo della stampata tramite fotocellula, mentre in un sistema a caduta su bilancia sarà necessario tarare lo strumento con il peso previsto in modo da rilevare la presenza di pezzi nello stampo.

A valle del ciclo di stampaggio, sono necessarie operazioni di smaterozzatura e, per prodotti critici, di rifinitura. Alcune di queste operazioni possono essere eseguite manualmente da un operatore sulla postazione, mentre altre, come ad esempio la filettatura, richiedono l’invio del grezzo ad aziende esterne.

Alternativamente è possibile integrare la produzione con un sistema di automazione a bordo macchina. Tramite macchinari automatizzati che si occupano di rimuovere la materozza è possibile effettuare saving sulle ore uomo, che potranno essere spese per esempio in attività Kaizen.

Un ulteriore efficientamento è possibile tramite l’automatizzazione e l’integrazione a bordo pressa di lavorazioni di precisione come la filettatura, che riducono i tempi di transito del WIP all’interno dello stabilimento. Grazie all’impiego di macchinari integrati allo stampaggio in grado di svolgere lavorazioni complesse è possibile ridurre i lead time ed andare incontro alle esigenze del cliente in modo più agile.

Il tempo necessario a svolgere l’intero ciclo dell’automazione va quindi ad unirsi o sovrapporsi al tempo ciclo di stampaggio, componendo il tempo ciclo standard del codice prodotto.

Misurare le performance aziendali

Per quantificare il rendimento di un’industria, è possibile fare riferimento a 2 indici:

– il primo è l’OEE (Overall Equipment Effectiveness), un indice percentuale ricavato dal prodotto di disponibilità, efficienza e qualità. L’indice fa riferimento al rendimento produttivo dello stabilimento;

– il secondo è l’OTIF (On time in full) che quantifica in punti percentuali le capacità logistiche dell’azienda di inviare la quantità richiesta di prodotti entro i tempi accordati.

L’ottimizzazione dei tempi di ciclo incrementa l’indice OEE aumentando l’indice di efficienza. Inoltre, grazie alla riduzione dei tempi produttivi, aumentano le ore macchina libere, consentendo all’azienda di evadere un maggior numero di ordini senza variare le ore di apertura impianto.

Come visto precedentemente, l’indice OEE si compone di 3 fattori:

• La disponibilità, ovvero il rapporto tra ore macchina lavorate e ore macchina disponibili;
• L’efficienza, ovvero il rapporto tra pezzi prodotti e pezzi producibili;
• La qualità, ovvero il rapporto tra pezzi conformi e pezzi prodotti.

Spesso il miglioramento dei tempi di ciclo nella pressofusione ha un impatto anche sulla qualità dei getti. Una riduzione dei tempi comporta un maggior numero di iniezioni/ora, incrementando la potenza termica che il materiale fuso apporta allo stampo. In questo modo incrementa a sua volta la qualità superficiale del getto, poiché diminuisce il numero di fronti freddi che generano frastagliature sulla superficie.

I vantaggi offerti da azione di ottimizzazione sono quindi molteplici e in grado di migliorare l’intera produzione. Vediamo ora più nel dettaglio alcune strategie per il miglioramento del ciclo produttivo.

Come effettuare un’ottimizzazione del tempo ciclo su stampi con automazione

Il primo passo è definire se intervenire sui tempi di stampaggio o sui tempi di automazione. In un ciclo produttivo ideale i due tempi coincidono, cioè i processi sono parallelizzati e non vi sono colli di bottiglia.

Per definire la priorità di intervento si può utilizzare il cosiddetto diagramma di Pareto dei tempi parziali: il diagramma di Pareto è composto da un istogramma della distribuzione percentuale di un fenomeno, ordinato in senso decrescente e permette di identificare visivamente i fattori principali. Dopo lo studio del grafico sarà possibile individuare i punti da ottimizzare: prediligeremo infatti i fattori ad impatto maggiore.

Una volta redatto il grafico, si effettua una separazione tra tempi indipendenti e tempi mascherati.

Con tempi indipendenti si indicano azioni concatenate, che avvengono in sequenza l’una con l’altra. La riduzione di un tempo indipendente comporta ad una riduzione immediata del tempo ciclo.

I tempi mascherati invece definiscono azioni che avvengono in parallelo ad altre azioni; la riduzione di un tempo mascherato senza la riduzione del suo parallelo non porta a variazioni sul tempo ciclo.

Intervenire sui tempi indipendenti: esempio automazione con prelievo tramite robot

Una volta definito di ridurre i tempi dell’automazione, si procede filmando l’intero ciclo del robot, cioè dal prelievo in macchina al deposito. Grazie a queste riprese, sarà possibile stilare un elenco accurato dei movimenti e delle operazioni effettuate con la loro durata. Partendo da questi dati si potrà decidere se intervenire ottimizzando la velocità dei movimenti o modificandone la traiettoria.

I movimenti che un robot di prelievo stampata effettua in un ciclo di lavoro sono: allineamento alle colonne, entrata nell’ingombro pressa, prelievo della stampata, uscita da ingombro pressa, passaggio al punto di controllo e deposito.
Prima di procedere all’ottimizzazione effettiva, vengono effettuate simulazioni che permettono di formulare delle ipotesi di tempo ciclo, per poi decidere come intervenire: talvolta è sufficiente modificare la velocità di movimento, altre volte sarà invece necessario eliminare movimenti superflui.

Intervenire sullo stampaggio 

Lavorare all’ottimizzazione dei sistemi di stampaggio presenta sfide maggiori, poiché la maggior parte delle operazioni prevede tempi pressoché fissi, come la compressione del pistone ed il raffreddamento del getto. Alcune possibili migliorie sono:

• Il tempo di raffreddamento può essere ridotto modificando la termoregolazione dello stampo tramite l’ausilio di centraline ad olio/acqua; la riduzione di tempo di permanenza del getto nello stampo può quindi essere compensato da una riduzione di T° del fluido termoregolatore.

• La durata dello stampaggio. La funzione di prefilling fornisce un utile supporto in questo senso, in quanto il saving sul ciclo è assimilabile alla durata della 1° fase del pistone di iniezione. Lo spostamento del pistone in 1° fase viene commutato da tempo indipendente a tempo mascherato alla chiusura stampo.

È invece possibile intervenire in modo più sensibile sui tempi di estrazione (ritardo partenza, velocità avanzamento, velocità ritorno, ritardo ritorno, numero corse), apertura/chiusura stampo (velocità apertura/chiusura, corsa apertura) ed intervento lubrificazione (ritardo partenza, durata lubrificazione).
Se si lavora con un sistema automatizzato bisogna tenere conto della necessità di sincronizzare i movimenti del robot con le nuove tempistiche. L’ottimizzazione dei tempi ciclo può essere molto variabile e portare a riduzioni superiori al 20-30%, consentendo quindi un buon risparmio in termini economici per l’azienda.

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