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Rapporto sull'applicazione

RSD Polytec si affida alla nuova serie EPDBEH di MOLDINO per la fresatura a specchio

"Il progetto non sarebbe stato possibile senza le frese di MOLDINO."

La competenza principale di RSD Polytec GmbH di Bad Säckingen comprende gli utensili per l'ottica illuminotecnica. L'azienda ha recentemente iniziato a utilizzare le nuove frese a sfera EPDBEH di MOLDINO per la finitura fine. Ora è sufficiente un solo utensile per fresare un'ampia superficie riflettente senza usura.

La lavorazione di precisione ha una lunga tradizione nell'attuale azienda di costruzione stampi RSD Polytec GmbH. Fondata nel 1964 da Karl Klausmann a Schwörstadt, nel Baden meridionale, l'azienda produttrice di stampi e utensili si è insediata da circa quattro anni nell'attuale sede sul Reno superiore, nella vicina Bad Säckingen. Nel corso dei decenni, l'azienda si è trasformata in un produttore high-tech di stampi a iniezione di piccola e media precisione e di utensili di punzonatura e piegatura. Dal 2014, la produzione di utensili fa parte del Gruppo RSD. La collaborazione e l'acquisizione di una rinomata azienda di costruzione di stampi e utensili è stato il passo successivo e naturale per l'azienda, per crescere ulteriormente nel campo della tecnologia di stampaggio a iniezione e per rafforzare questo settore con l'alto livello di competenza di Karl Klausmann GmbH.

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L'amministratore delegato Jürgen Klausmann (a sinistra), l'operatore di macchina Raphael Thoma, il programmatore CAM Stefan Hribar, il responsabile della produzione di utensili Frank Albiez e l'ottimizzatore di processo Johannes Zimmermann di MOLDINO (a destra).

L'erosione non era più abbastanza precisa

Ben cinque anni fa, l'azienda di Baden ha iniziato a passare alla fresatura HSC e, in particolare, alla lavorazione dura con utensili in metallo duro del produttore giapponese MOLDINO (allora MMC HITACHI Tool). "Abbiamo poi utilizzato queste frese ad alta precisione per un numero sempre maggiore di cavità che in precedenza avevamo lavorato solo tramite elettroerosione," spiega il responsabile della produzione di utensili Frank Albiez, descrivendo lo sviluppo. Inizialmente, solo le ottiche luminose venivano utilizzate per la lucidatura con elettroerosione, sottolinea. Le macchine HSC degli anni precedenti non erano abbastanza precise. La svolta è arrivata due anni fa con l'acquisto del nuovo Exeron HSC MP11/5 a 5 assi, che può sfruttare appieno la sua precisione e la sua dinamica nel capannone, la cui temperatura è controllata a +/- 2 °C. "L'impulso per questo investimento è venuto dal cliente," ricorda l'amministratore delegato Jürgen Klausmann.

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Superficie riflettente di una guida di luce superficiale dopo la lavorazione con frese a testa sferica in metallo duro integrale della serie EPDBEH di MOLDINO.

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Testato e approvato: Tutte le superfici riflettenti degli stampi per ottiche luminose vengono ora prodotte presso RSD Polytec utilizzando la serie di frese EPDBEH di MOLDINO.

"Per le ottiche luminose era richiesto un livello di precisione molto elevato, che non poteva essere raggiunto con la precedente lucidatura per erosione delle ottiche luminose." Anche in questo caso era quindi necessaria la fresatura. Questo è stato possibile con l'MP11/5 ad alta precisione. "Per fresare le superfici riflettenti, la finitura finale deve essere eseguita alle massime velocità possibili e con un'elevata dinamica della macchina," spiega il direttore di produzione Albiez.

In precedenza, era indispensabile lavorare con utensili gemelli, soprattutto per le grandi superfici, perché la durata delle frese era insufficiente. "Tuttavia, quando si cambia utensile, lo sfalsamento è minimo, perché la fresa non taglia più correttamente il materiale al termine della sua vita utile." In precedenza, questo passaggio doveva essere reso omogeneo manualmente e l'intera superficie doveva essere lucidata a specchio. Grazie alla maggiore durata delle frese, ora è possibile fresare ampie superfici con un solo utensile, riducendo così i costi della laboriosa lucidatura manuale. Tuttavia, è sempre necessario trovare un equilibrio tra i tempi di funzionamento molto lunghi della macchina e il lavoro di lucidatura manuale: le piccole superfici vengono fresate completamente a specchio, mentre le grandi superfici vengono lucidate al minimo per ridurre i tempi di funzionamento della macchina.

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Shine maker: due taglienti, ciascuno con un angolo di spoglia a due livelli, e l'innovativo nanorivestimento TH3 sono le caratteristiche di queste frese a candela in metallo duro EPDBEH di MOLDINO.

Il motivo: il TH3 è un nanostrato con una granulometria estremamente fine, inferiore a 10 nm. Ciò significa che le particelle del rivestimento vengono rimosse molto meno rispetto a un rivestimento convenzionale. La serie EPDBEH copre un'ampia gamma di diametri da 0,1 a 12 mm, con lunghezze effettive fino a un massimo di 20 x D. L'eccellente concentricità delle frese e le tolleranze di produzione estremamente ridotte, che si collocano nell'intervallo μ a una cifra, sono importanti anche per il risultato della lavorazione e l'affidabilità del processo.

Oggetto di prova: stampo a più cavità

Uno stampo multicavità doveva essere utilizzato per testare se le nuove frese a testa sferica mantengono le loro promesse nella pratica. Lo stampo viene utilizzato per stampare a iniezione una piastra trasparente per un componente automobilistico. Si trattava di una cavità di circa 120 mm x 100 mm e profonda 30 mm con una tolleranza di +/- 0,01 mm e una superficie riflettente. Il materiale utilizzato era 1.2344 con 52 HRC.

Il nanorivestimento ultrafine come chiave del successo

Questa era la situazione all'inizio del 2021, ed è qui che entra in gioco Johannes Zimmermann di MOLDINO. In qualità di ottimizzatore di processi, come sono conosciuti gli ingegneri applicativi di MOLDINO, ha supportato il reparto di produzione utensili di RSD Polytec per oltre otto anni. Grazie alle sue visite regolari, conosceva il problema: la sua soluzione era rappresentata dalle nuovissime frese a sfera della serie EPDBEH (Epoch Deep Ball Evolution Hard). Questi utensili in metallo duro massiccio hanno due taglienti, ciascuno con un angolo di spoglia a due livelli. Questa geometria è stata studiata appositamente per acciai duri e ultra duri fino a 68 HRC. Il primo angolo di spogliamento arresta l'avanzamento dell'usura. MOLDINO chiama questo effetto "double face" e migliora la precisione dei contorni riducendo al minimo l'usura. Insieme al nano-rivestimento TH3 di nuova concezione, la durata dell'utensile è aumentata di molte volte: "Il nuovo rivestimento TH3 ci permette di lavorare a una velocità di taglio molto più elevata senza un'usura significativa dell'utensile. Questo ci permette di ottenere una qualità di superficie significativamente superiore," sottolinea Johannes Zimmermann.

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Con oltre 200 articoli con diametri compresi tra 0,1 e 12 mm e una lunghezza utile fino a 20 x DC, è possibile coprire un'ampia gamma di applicazioni. Grazie allo speciale rivestimento TH3, particolarmente adatto per acciai duri fino a 68 HRC.

Insieme al programmatore CAM Stefan Hribar, Zimmermann ha poi messo a punto le fasi di lavorazione, i dati di taglio e la selezione degli utensili. La programmazione (e la progettazione) viene eseguita a Bad Säckingen utilizzando il software 3D TopSolid 7 dell'omonimo specialista francese di CAD-CAM.

I test sono stati eseguiti sulla Exeron HSC MP11/5 con lubrificazione a quantità minima, insieme all'operatore della macchina Raphael Thoma. "Prima sgrossavamo, pre-finivamo e finivamo, cioè tre processi," dice Hribar, spiegando il lavoro di ottimizzazione congiunto. "Con le nuove frese, ne è stato aggiunto un quarto, ovvero la finitura fine."

Come in precedenza, la fresatura è stata eseguita su 3+1 assi con un asse B inclinato e l'azienda di Baden ha scelto un diametro relativamente piccolo con sfere da 0,4 mm. La strategia di finitura di TopSolid 7 è stata mantenuta, l'avanzamento è stato leggermente ridotto a favore della qualità della superficie, così come la velocità di avanzamento. "D'altra parte, abbiamo aumentato significativamente la velocità di taglio a 51 m/min grazie al rivestimento TH3." Inoltre, l'impostazione delle tolleranze sul CNC Heidenhain è stata regolata e armonizzata con quella del CAM.

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Think tank alla scrivania: il programmatore CAM Stefan Hribar alla sua postazione di lavoro presso RSD Polytec. In questo caso, lo stampo di una guida luminosa piatta è aperto in TopSolid 7.

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Salto quantico: l'operatore Raphael Thoma presso il centro di lavoro a 5 assi Exeron HSC MP11/5, che ha portato la lavorazione dura HSC con frese MOLDINO a un nuovo livello.

Ciò è tanto più notevole in quanto il materiale utilizzato è 1.2343 ESU del fornitore di servizi Contura. Questa lega viene prodotta da un materiale di partenza in polvere con canali di raffreddamento quasi al contorno mediante il processo SLS (fusione laser selettiva). Questo materiale è noto per essere relativamente difficile da lavorare. Frank Albiez riassume: "Senza le nuove frese, un progetto come questo non sarebbe stato possibile, almeno non con questa qualità."

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Lo stampaggio a iniezione di precisione con elevata complessità e superfici visibili pone requisiti elevati alla costruzione degli stampi. Una maggiore efficienza nella lavorazione può ridurre drasticamente i costi.

Il successo del progetto grazie alle nuove frese

Il risultato è stato più che convincente. "Dopo aver rifinito con un'unica fresa EPDBEH, la nostra lucidatrice ci ha passato sopra la pasta da 3μm e da 1μm e abbiamo ottenuto una superficie lucida perfetta e precisa dal punto di vista dimensionale." Dopo poco meno di due ore di fresatura, lo strumento non presentava alcun segno di usura. Hribar è ancora impressionato dal fatto che tutto abbia funzionato come previsto. Non sono più state necessarie cinque operazioni di lucidatura, che prevedevano la levigatura con grane diverse. Prima la lucidatrice richiedeva tre ore per cavità, ora è sufficiente un'ora. L'analisi dei costi effettuata per la lucidatura in questo progetto ha mostrato un risparmio di quasi il 30%.

"Nonostante tutti i vantaggi delle frese EPDBEH, non saremmo arrivati così rapidamente al punto in cui siamo ora senza l'eccellente supporto di MOLDINO e l'eccezionale assistenza di Johannes Zimmermann," è sicuro Frank Albiez. "Ora fresiamo tutte le superfici riflettenti con la serie EPDBEH." Il responsabile della produzione di utensili indica un progetto attuale: un utensile per una guida di luce piatta. "Con questa superficie speculare relativamente grande, siamo riusciti a dimezzare il lavoro di lucidatura." La fresa a punta sferica da 4 mm della serie EPDBEH ha impiegato sette ore per completare la superficie a specchio della cavità grande circa 600 mm x 300 mm e profonda 60 mm. Nonostante una velocità di taglio di 214 m/min, la fresa non ha mostrato alcuna usura.

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Non è necessario lucidare: questa anima di stampo fresata a specchio è un tipico pezzo che RSD Polytec produce con le frese MOLDINO.

La collaborazione è la chiave del successo!

RSD Polytec

RSD Polytec produce naturalmente anche utensili per il Gruppo RSD. Tuttavia, la produzione si concentra su clienti esterni, principalmente del settore automobilistico. Insieme ai clienti, vengono sviluppati e realizzati prodotti tecnici, ad esempio elementi di fissaggio, parti di design sofisticate o ottiche luminose. Gli stampi a iniezione di alta precisione per le ottiche luminose sono una delle competenze principali di RSD Polytec. Negli ultimi dieci anni, l'azienda di Baden si è costruita un'ottima reputazione in questo campo. "Questi stampi non sono particolarmente difficili in termini di struttura meccanica. Ma la precisione dimensionale e la finitura superficiale devono essere davvero perfette," sottolinea l'amministratore delegato Jürgen Klausmann. "I nostri clienti attribuiscono il massimo valore a questo aspetto e ci parlano proprio di questo."

www.rsdpolytec.de

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