MMC Magazine

Il settore aerospaziale mondiale, che assume una crescente importanza nell'industria manifatturiera, è dominato da Stati Uniti ed Europa. All'apice del settore troviamo l'AMRC (Advanced Manufacturing Research Centre) unitamente a Boeing, un team di centri di ricerca di livello mondiale che si occupa delle tecnologie di produzione avanzate impiegate nell'industria aerospaziale. Per questo primo numero della rivista di Mitsubishi Materials, la nostra redazione ha visitato l'AMRC per capire in che modo il rapporto tra Mitsubishi Materials e l'AMRC apporti vantaggi al settore aerospaziale.

L'AMRC, con sede a Rotherham, nei pressi di Sheffield (Regno Unito), è stato fondato nel 2001 sotto forma di collaborazione tra l'Università di Sheffield e la Boeing, con il supporto dell'agenzia Yorkshire Forward e del Fondo europeo di sviluppo regionale. Il complesso dell'AMRC raccoglie competenze specialistiche in materia di lavorazione, fusione, saldatura, produzione additiva, compositi e formazione. Ad oggi conta oltre 80 partner industriali tra cui Boeing, Rolls Royce, BAE Systems, Airbus e ovviamente Mitsubishi Materials. Il centro funge da meccanismo di supporto per l'industria aerospaziale, spingendo grandi marchi del settore tecnologico quali Mitsubishi, DMG Mori, Nikken, NCMT, Renishaw, Starrag e molti altri a sviluppare l'innovazione che permette agli OEM aerospaziali di conseguire i propri obiettivi, espressi sostanzialmente in un ambito di produttività ed efficienza, senza però incrementare la quantità di macchine presenti nel reparto produttivo.
Per porre questa filosofia in prospettiva, si stima che entro il 2032 l'industria mondiale richiederà 29.000 nuovi arei di linea civili di grandi dimensioni, 24.000 jet d'affari e 5.800 velivoli regionali per un valore di oltre 5 mila miliardi di dollari americani. I centri come l'AMRC promuovono quindi al contempo sia l'innovazione sia l'industria stessa, così da garantire che il settore del trasporto aereo sia in grado di soddisfare tali richieste. 
Durante la nostra visita presso l'AMRC, abbiamo incontrato il direttore commerciale e co-fondatore insignito dell'onorificenza britannica OBE, Adrian Allen, il quale ci ha illustrato l'ambiziosa idea iniziale che ha condotto all'istituzione del centro tecnologico oltre dieci anni orsono. Allen ci ha raccontato: "Quando io e il Professor Keith Ridgway, che vanta l'onorificenza britannica CBE, fondammo l'AMRC, una delle nostre principali ambizioni era creare ricchezza duratura per chiunque fosse coinvolto. La ricchezza non era intesa in termini puramente monetari, ma si riferiva alla creazione di posti di lavoro altamente qualificati, di valore e di utilità per i nostri partner. 
"All'inizio stabilimmo obiettivi tangibili da raggiungere entro un certo periodo di tempo, ma dopo aver costruito il nostro primo centro nel 2004, abbiamo rapidamente superato tali obiettivi e in soli quattro anni abbiamo visto raddoppiare le nostre dimensioni. Nel 2014 abbiamo inaugurato il nostro centro formativo, che è cresciuto velocemente dal primo gruppo che contava 160 tirocinanti a quello attuale composto da oltre 400 unità. Uno dei nostri scopi principali era creare posti di lavoro in ambito ingegneristico altamente qualificati; grazie a questo centro stiamo tramutando le nostre ambizioni in realtà dando vita alla nuova generazione di ingegneri del Regno Unito".
L'AMRC attualmente consta di sette edifici con l'ultimo ampliamento facente seguito al progetto "Factory 2050". Questa struttura, la cui inaugurazione è prevista per fine 2015, sarà la prima fabbrica digitale completamente riconfigurabile del Regno Unito, porterà la superficie totale dell'AMRC a 38.925 mq.

Nel settore, il reparto produttivo dell'AMRC è considerato il banco di prova per la nuova generazione di tecnologie di produzione. Le macchine utensili vengono fornite all'AMRC sia dai produttori stessi che dagli OEM aerospaziali. I nuovi sviluppi tecnologici per fluidi da taglio, utensili da taglio, serraggi e portautensili, software CAM e strategie di lavorazione, oltre alle nuove composizioni dei materiali vengono testati sulle macchine sino a condizioni limite.
Per garantire una transizione senza problemi dalla ricerca alla produzione effettiva, l'AMRC si avvale di piattaforme macchina comunemente impiegate nell'industria.
Il vantaggio per gli OEM aerospaziali è dato dal fatto che le macchine utensili esistenti vengono ottimizzate grazie all'introduzione di nuove tecniche e strategie senza inficiare la produzione in essere. Per quanto riguarda i fornitori di attrezzature, le loro tecnologie sono rigorosamente testate alle condizioni dettate dai nomi più importanti dell'industria aerospaziale. Un esempio è dato dall'insieme completo dei test effettualti sulla gamma di frese integrali Mitsubishi Coolstar. 
Nel 2013 Mitsubishi Materials ha presentato domanda di adesione all'AMRC, e poco dopo, ha ottenuto l'iscrizione di tipo Tier 2. Mitsubishi Materials fornisce agli ingegneri dell'AMRC le sue ultime innovazioni in ambito di utensili da taglio e l'assistenza tecnica. In cambio, Mitsubishi riceve risultati completi e feedback delle prove effettuate con gli utensili da taglio. 

Poiché l'AMRC fornisce una piattaforma unica per testare gli ultimi sviluppi in condizioni di prova settoriali dettate dagli OEM aerospaziali di tutto il mondo, gli ingegneri capo dell'AMRC forniscono risultati per l'intera struttura OEM. Queste condizioni di prova uniche prendono in considerazione fattori quali macchina utensile, tipo di materiale e strategie per il percorso dell'utensile che superano spesso le capacità delle infrastrutture di prova interne dei produttori di utensili da taglio. 

Ad esempio, lo Starrag STC1250 a 5 assi utilizzato nell'AMRC è lo standard di settore per questo tipo di lavorazione, e possiede capacità dinamiche per testare al massimo le frese integrali Coolstar.

L'AMRC possiede svariate divisioni di ricerca interne, quali il Process Technology Group - che si occupa delle tecnologie di processo per strutture e carrelli d'atterraggio, telai, alberi, dischi e pale - e un Composites Centre, ossia un centro per i compositi. All'inizio della collaborazione con l'AMRC Mitsubishi ha avviato con il gruppo Structures un progetto di realizzazione di tasche con il titanio. Adrian Barnacle, Advanced Materials Application Manager di Mitsubishi UK che riveste il ruolo di ingegnere capo presso l'AMRC, afferma: "L'AMRC tende a concentrarsi sui progetti che i partner OEM hanno in mente per il futuro. Per quanto riguarda le parti strutturali in titanio degli aeromobili, gli OEM e l'industria in generale si sono concentrati sull'uso di frese pesanti con parametri di lavorazione massimi per profondità e lunghezza, e velocità di avanzamento basse. Tuttavia, MMC ha osservato che lavorando con tagli più piccoli a velocità e avanzamento molto più elevati e in combinazione con nuove strategie per il percorso dell'utensile, è possibile ridurre i costi e i tempi di ciclo in maniera significativa. In poche parole, Mitsubishi Materials sta trasformando questa percezione dell'industria".

Daniel Smith, ingegnere presso l'AMRC e capo del progetto, ha dichiarato nella sua relazione: "L'utensile sviluppato da 25 mm ha dimostrato capacità di funzionamento ad elevate velocità di taglio con poche conseguenze sulla vita utensile quando si tengono sotto controllo l'ingresso radiale ed altri fattori collegati alla generazione di temperatura. Inoltre, velocità fino a 130 m/min. sono state testate con successo per la sgrossatura con  ae = 10% del diametro dell'utensile, mentre con velocità di taglio di 160 m/min si ottiene un'eccellente finitura superficiale. Tali velocità possono essere aumentate per ridurre ulteriormente i tempi di ciclo".

Mitsubishi ritiene che l'impatto ottenuto sulle applicazioni per la realizzazione di tasche in titanio grazie a questa strategia di lavorazione e alla gamma Coolstar sia considerevole. 

Adrian Barnacle afferma: "Per quanto riguarda la lavorazione di tasche, quando si impiegano questi parametri di lavorazione la gamma Mitsubishi Coolstar supera di gran lunga le prestazioni di altri utensili".

Adam Brown, Structures Group Technical Lead dell'AMRC ha sostenuto: "Il sostegno che Mitsubishi ha offerto all'AMRC nel breve tempo trascorso dall'affiliazione è stato estremamente utile in termini di sviluppo di utensili in risposta alle necessità delle industrie da noi sostenute. In particolare, abbiamo apprezzato l'impegno del reparto R&D di Mitsubishi nella realizzazione di utensili personalizzati e per lo sviluppo per le prove. Tutto ciò ha consentito di ottenere risultati straordinari sia nei progetti di ricerca sia in quelli applicativi".

Adrian Barnacle ha aggiunto: "L'industria aerospaziale è quasi sempre il metro di valutazione per la lavorazione pesante di materiali difficili; tuttavia, i clienti adesso desiderano ridurre i tempi di lavorazione e il magazzino, con risultati più vicini ai definitivi. Grazie a questo approccio, la strategia di lavorazione leggera e veloce di Coolstar ci sta già portando in prima linea nel settore".