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Rapporto sull'applicazione

Color Metal ha ulteriormente ottimizzato i suoi processi di fresatura con MOLDINO

Risparmio di 30 ore solo per la sgrossatura morbida

Il complesso strumento di stampaggio a iniezione per la guida luminosa a LED di un faro automobilistico ha posto agli esperti di fresatura di Color Metal delle vere e proprie sfide. Con le nuove frese per sgrossatura e finitura di MOLDINO, anche questo compito è stato portato a termine a pieni voti. E in tempi molto più brevi.

Probabilmente sono pochi i produttori di stampi in Germania che si affidano all'automazione da così tanto tempo e in modo così costante come Color Metal di Heitersheim, a sud-ovest di Friburgo. "Produciamo senza personale nel secondo e terzo turno, nei fine settimana e spesso con un funzionamento autonomo 24 ore su 24, 7 giorni su 7", afferma Otmar Gutmann. "Stiamo anche fresando sempre più spesso superfici lucide fino alle dimensioni finali, il che riduce il lavoro di lucidatura e aumenta la precisione", aggiunge il proprietario e amministratore delegato, che gestisce l'azienda di famiglia insieme alla moglie. Questo è stato il passaggio al tema, per così dire. Perché si tratta della storia della fresatura di uno stampo a iniezione da 10 tonnellate con geometrie complicate, una sofisticata tecnologia di sformatura e superfici esigenti. Uno stampo monocomponente per la produzione della guida luminosa di un faro LED "elegante", progettato internamente da Color Metal in base alle specifiche del cliente. Come accade oggi in molte auto elettriche, questi componenti non sono solo sorgenti luminose altamente sofisticate, ma anche vere e proprie opere d'arte in termini di design.

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Il capo di Color Metal, Otmar Gutmann, e il direttore di produzione, Anton Jabs, osservano la metà dell'utensile finito con gli inserti dello stampo.

Il compito era quello di produrre un utensile con un'area di base di circa 1.500 mm x 1.000 mm da 1.2343 e 1.2738HH. Con sfide di sgrossatura come cavità profonde, smussi sporgenti e altre geometrie "selvagge". "Per questo motivo non abbiamo bloccato la piastra dello stampo in orizzontale, ma con un'angolazione tale da farla sembrare sospesa nella macchina", spiega Anton Jabs. In qualità di esperto direttore di produzione, non era ovviamente la prima volta che affrontava una sfida così difficile come questo progetto. "Nel corso di molti anni abbiamo raggiunto uno standard di fresatura molto elevato. Non da ultimo grazie agli utensili di MOLDINO e al loro supporto tecnico interno".

Da oltre dieci anni, Heitersheim utilizza utensili da taglio del produttore giapponese con sede europea a Hilden, vicino a Düsseldorf, soprattutto frese.

MOLDINO commerciava con il nome di (MMC) Hitachi Tool ed è ora interamente di proprietà del Mitsubishi Materials Group. "Oggi ci riforniamo di oltre l'80% dei nostri utensili di fresatura da MOLDINO", afferma il responsabile della produzione.

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Geometrie complesse: La metà finita dello stampo del faro con gli inserti già montati.

L'alto livello di soddisfazione per gli utensili va di pari passo con il supporto tecnico fornito da Salvatore Gentile. Egli si occupa di Color Metal dalla sede di Offenburg da molti anni. Per questo motivo Jabs si è rivolto a lui per affrontare le sfide tecniche di fresatura di questo progetto. Queste sono iniziate con la sgrossatura morbida. "La piastra dello stampo ha uno spessore di circa 600 mm e la profondità dello stampo deve essere superiore a 400 mm perché il faro possa entrare", dice Jabs, descrivendo la situazione iniziale. "Quindi è stato necessario fresare circa 6 tonnellate di materiale grezzo".

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Il “TR4F - Turbo Roughing 4-Corner Fast-Feed” è disponibile sia nella versione modulare che in quella con foro, con diametri compresi tra 35 e 100 mm e da 3 a 8 taglienti.

Maggiori prestazioni per la sgrossatura morbida ...

Una testa di taglio della serie Pico Maxi di MOLDINO era destinata a questo compito di taglio elevato. "Nonostante il notevole volume di taglio di 238 cm3/min che avremmo ottenuto con la Pico Maxi da 52 mm prevista in questo caso, avremmo comunque avuto bisogno di circa 100 ore per sgrossare tutte le piastre dello stampo". Gentile suggerì quindi di provare un nuovo sviluppo. Questa prometteva di superare i già buoni valori di lavorazione della Pico Maxi. Si trattava della nuova fresa a inserti indicizzabili TR4F (abbreviazione di: Turbo roughing 4 corner fast-feed). Una fresa ad alto avanzamento nella gamma di diametri da 50 a 100 mm con passo disuguale.

Il direttore di produzione Anton Jabs davanti alla fresa a 5 assi Mikron MILL S 600 U (GF Georg Fischer), sulla quale sono stati rifiniti gli inserti dello stampo, compresi quelli senza sfaccettature, con la nuova fresa a sfere EPDBEH-TH3.

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La nuova fresa a inserti TR4F di MOLDINO richiede un minor numero di inserti, ma è più spessa del 10% e offre il 35% di superficie di contatto in più.

La forma speciale degli inserti utilizzati - più spessi del 10% - che offrono il 35% di superficie di contatto in più durante la fresatura, è uno dei fattori che contribuiscono all'aumento delle prestazioni. Le ampie tasche sul portautensili garantiscono una migliore rimozione dei trucioli. "Questo consente un avanzamento del dente fz di 2 mm e oltre durante la sgrossatura dolce", afferma Gentile, riassumendo i vantaggi della TR4F.
Il risultato è stato subito impressionante: con un avanzamento di 9.300 mm/min e un'entrata in profondità di 1 mm, è stato raggiunto un tasso di asportazione del metallo di 307 cm3/min con la TR4F4052BM-5-22 (diametro 52 mm). "Questo significa che ora abbiamo bisogno di sole 70 ore per tutte le piastre di stampaggio", afferma Jabs, soddisfatto dell'aumento delle prestazioni. E poiché la TR4F fresa solo con cinque piastre, mentre la Pico Maxi ne richiede sette, i costi degli utensili sono addirittura diminuiti.

Christian Gutgsell, vice capo del reparto CAM, e i suoi colleghi hanno programmato i dati NC per questo progetto utilizzando Hypermill. Lo stampo a iniezione è visibile nella finestra aperta.

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Sofisticato: otto inserti di questo stampo a iniezione hanno una superficie sfaccettata che forma la superficie del riflettore della guida luminosa da produrre.

... e durante la sgrossatura residua e la prefinitura nel settore duro.

E l'ottimizzatore di processo MOLDINO aveva già pronti altri suggerimenti per l'ottimizzazione. Questi riguardavano le fasi di lavorazione successive alla tempra a 52 HRC. Ha suggerito di utilizzare le nuove frese in metallo duro integrale EHHRE e EHHBE con il nano-rivestimento TH3 di nuova concezione per la sgrossatura e la rimozione del materiale residuo. L'EHHRE è un utensile a 4 o 6 tagli con geometria poligonale della faccia, utilizzato esclusivamente per la fresatura a Z costante.

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Superfici quasi lucide con la massima precisione dimensionale: tutte le sfaccettature sono state rifinite con dimensioni finali a bassa usura utilizzando la nuova fresa a punta sferica EPDBEH-TH3 nanorivestita con un diametro di 0,4 mm.

Con l'EHHRE-6060-TH3 a 6 taglienti con diametro di 6 mm, i pezzi stampati sono stati pre-fresati con una tolleranza di 0,15 mm dopo la tempra. Spesso con avanzamenti di 7.000 mm/min. "La fresa a toro di un altro produttore che usavamo in precedenza riusciva a raggiungere solo la metà di questo valore, nella migliore delle ipotesi", afferma Jabs, commentando la differenza.

Non c'è dubbio che l'EHHRE abbia un effetto positivo sull'efficienza economica. Infatti, anche la durata degli utensili è aumentata del 35% rispetto a prima.

La nuova EHHBE a 4 eliche è stata utilizzata nelle aree che dovevano essere irruvidite e prefinite con una sfera allo stato indurito. Questo è la controparte dell'EHHRE come fresa a sfere, anch'essa con rivestimento nano TH3. In precedenza, in questi casi si utilizzava la fresa a doppio tagliente EPDBE-2040-16 con rivestimento ATH di 4 mm di diametro. Con un diametro di taglio di 4 mm (diametro del gambo 6 mm), l'EHHBE-4040-S6 realizza ora avanzamenti di 4.100 mm/min per tutte le lavorazioni di sgrossatura e di materiale residuo, con un'entrata in profondità di 0,3 mm e un'entrata laterale di 0,8 mm. Ciò significa che il nuovo EHHBE ha raddoppiato la velocità di avanzamento rispetto a prima.

"Invece di otto utensili, ora abbiamo avuto bisogno solo di quattro sfere per l'intero processo di finitura, e non c'era ancora alcuna usura riconoscibile sulla fresa numero quattro", dice Jabs, descrivendo il successo.

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Grande valore aggiunto

Per sfruttare appieno i vantaggi di nuovi utensili e strategie di lavorazione per il cliente, Gentile utilizza sempre il metodo Production50® (P50) sviluppato da MOLDINO specificamente per il settore della fresatura. Questo è anche il caso di questo progetto presso Color Metal, dove il P50 è consolidato da anni e viene utilizzato per tutte le applicazioni. L'obiettivo è analizzare i processi di fresatura esistenti insieme al cliente, al fine di utilizzare questi risultati per ottenere una nuova prospettiva sull'intero processo produttivo. I calcoli dell'efficienza economica mostrano il valore aggiunto di un cambio di produzione.

Otmar Gutmann è convinto che questo valore aggiunto sia stato particolarmente significativo in questo progetto di utensili. "Perché il nostro obiettivo è quello di ottenere il risultato di lavorazione desiderato ancora più velocemente con un numero inferiore di frese. Ciò significa che i nostri tempi di lavorazione sono ancora più brevi e siamo più veloci della concorrenza", sottolinea il capo dell'azienda.

Lucentezza quasi elevata con estrema precisione

Una sfida particolare in questo progetto è stata la produzione delle sfaccettature. Le specifiche del cliente prevedevano superfici quasi speculari e una precisione estremamente elevata. Questo perché le deviazioni nella geometria compromettono la diffusione della luce. Per questo motivo, non è stata consentita alcuna lavorazione manuale nelle aree in cui la luce viene deviata. Quindi nemmeno la lucidatura. Color Metal ha quindi deciso di fresare le sfaccettature. La creazione di superfici lucide in acciaio duro richiede sempre velocità e avanzamenti elevati, per cui l'avanzamento laterale è decisivo per la qualità della superficie. "Il punto critico delle frese a testa sferica in metallo duro che avevamo utilizzato fino a quel momento era l'usura estremamente elevata degli utensili e la qualità della superficie, non sempre soddisfacente", spiega Jabs, descrivendo i problemi precedenti.
Per questo motivo sono state utilizzate le frese a testa sferica EPDBEH-TH3 con nano-rivestimento. La particolarità: I due taglienti di questo nuovo sviluppo hanno ciascuno un angolo di spoglia in due fasi. Il primo angolo di spogliamento arresta l'avanzamento dell'usura. Questo effetto, che MOLDINO chiama "doppia faccia", migliora la precisione del contorno sotto usura. Di conseguenza, non solo si ottiene una durata multipla negli acciai duri e ultra duri, ma anche livelli di precisione estremamente elevati.

È stato scelto un diametro di 0,4 mm, per la precisione l'EPDBEH-2004-1,5-TH3. La finitura è stata eseguita con lo stesso passo laterale, ma con una velocità maggiore e un maggiore avanzamento. Il risultato è stato più che convincente. Dopo circa 150 ore, tutte le sfaccettature degli otto inserti totali sono state lavorate nelle dimensioni finali. Con una superficie uniforme e quasi lucida, e con una precisione di dimensioni pari a quella dei pezzi.

La collaborazione è la chiave del successo!

Color Metal GmbH

Era il 1993 quando l'attuale amministratore delegato Otmar Gutmann e sua moglie Monika rilevarono la piccola azienda produttrice di stampi in plastica Color Metal e la trasformarono in un'azienda di produzione di utensili all'avanguardia, che conta attualmente 93 dipendenti. In passato, dal 1951 al 1983, le cerniere colorate venivano prodotte nella sede centrale dell'azienda a Heitersheim, nel Baden meridionale, da cui il nome. In media, ogni anno vengono prodotti circa 150 stampi monocomponente e bicomponente e stampi a pila che pesano fino a 12 tonnellate. Un dato fondamentale è l'alto livello di integrazione verticale, un altro è la brevità dei tempi di lavorazione che, a seconda della complessità, vanno dalle otto alle venti settimane dal ricevimento dell'ordine alla campionatura nel centro tecnico interno.
A tal fine, è presente un'infrastruttura CAD e CAM 3D integrata (Visi, Hypermill) con dieci stazioni di progettazione e 14 di programmazione NC. Esiste anche una tecnologia di produzione altamente sviluppata e ampiamente automatizzata.

Con questa filosofia aziendale, costantemente orientata verso strutture di processo moderne, Color Metal si è aggiudicata il primo posto nel concorso "Toolmaking of the Year 2021" (nella categoria "Toolmaking esterno con 50 o più dipendenti"). Il premio annuale è il risultato di un processo di selezione in due fasi organizzato dal Laboratorio Macchine Utensili WZL dell'Università RWTH di Aquisgrana e dall'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia di Produzione IPT.

www.color-metal.de

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