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Gli utensili raccoglitrucioli sono stati lanciati 30 anni fa

La raccolta dei trucioli è un argomento intramontabile nel taglio dei metalli. La loro gestione impropria può infatti comportare una vasta serie di problemi, come la compromissione della qualità della superficie lavorata e danni al tagliente. In linea generale, da sempre gli sforzi per le migliorie sono incentrati su rompitrucioli e refrigeranti. Tuttavia, circa 30 anni fa Mitsubishi Materials ha affrontato questo problema da una prospettiva completamente diversa. Durante le operazioni di taglio venne infatti applicata l'aspirazione. Nel 1986 tale idea venne concretizzata con la creazione delle frese Qing. Questo utensile speciale venne progettato per migliorie la raccolta dei trucioli durante la fresatura frontale per i blocchi cilindri dei motori delle auto. 
I trucioli non rappresentano solamente un potenziale rischio di danneggiamento della superficie interna del blocco cilindri, ma devono essere rimossi affinché non compromettano la qualità e l'efficienza della lavorazione. Per risolvere tali problemi, fu suggerito di raccoglierli durante il taglio. Questa è la storia degli utensili raccoglitrucioli di Mitsubishi. 

Evoluzione delle frese Qing

La prima fresa Qing (tipo QSV), lanciata nel 1986, integrava un sistema di raccolta della polvere che sollevava i trucioli con una piastra di guida per poi aspirarli in un contenitore tramite un collettore. Sebbene la capacità di raccolta dei trucioli fosse molto stabile, la fresa richiedeva tubi e un collettore relativamente costosi. Per accrescerne la praticità, all'inizio degli anni '90 fu sviluppata una seconda fresa Qing (tipo QWA) dotata di un sistema a doppio flusso di aria. Questa funzionava pompando dell'aria nel telaio per creare un turbine capace di soffiare i trucioli e di raccoglierli con un amplificatore d'aria. Questa soluzione si rivelò molto efficace nel lavorare la ghisa e l'alluminio, e fu adottata da molti clienti. Il terzo tipo di fresa Qing, sviluppato alla fine degli anni '90, recuperava il concetto originario di rimozione dei trucioli dal pezzo da lavorare, al posto della loro raccolta. Questo sistema sfruttava la forza centrifuga per dirigere automaticamente i trucioli verso un trasportatore, riducendo quindi la necessità di un aspirapolvere e dell'aria. Inoltre, la semplice struttura ne semplificava la progettazione, mantenendo il prezzo dell'utensile relativamente basso e consentendo l'uso di portautensili automatici nei centri di lavorazione.
In seguito all'introduzione di tali innovazioni, venne sviluppata un'ampia varietà di utensili raccoglitrucioli venduti da molti altri produttori. Tuttavia, l'assistenza e la manutenzione di tali utensili rimanevano costose. Inoltre, contestualmente alla prevenzione della formazione di trucioli si è fatta strada la produzione a celle, che ha comportato una graduale diminuzione della richiesta di utensili raccoglitrucioli. Ciò ha spinto molti produttori di utensili a interromperne la produzione; Mitsubishi Materials li ha invece mantenuti a catalogo, per soddisfare la domanda esistente. 

La creazione dell'innovativa fresa Qing NEO

Ripercorriamo le fasi di sviluppo

Horiike: Sono stato coinvolto nello sviluppo della 2a e della 3a fresa Qing. Sebbene i clienti ci avessero già chiesto di sviluppare una fresa Qing per lavorare gli stampi per metalli, non disponevamo di un CAD tridimensionale né della tecnologia necessaria per analizzare fenomeni fluidi, come l'aspirazione dei trucioli; inoltre, la nostra tecnologia di produzione non era sufficientemente avanzata per lo sviluppo di un prodotto del genere. Tuttavia, i recenti progressi ci hanno consentito di progettare meccanismi impensabili in passato. Ci auguriamo che questa nuova fresa Qing venga accolta dai clienti con lo stesso entusiasmo delle versioni precedenti. 

Sato: La realizzazione della Qing NEO si è rivelata un successo perché siamo stati in grado di immaginare il risultato finale già nella fase iniziale di progettazione. Ho maturato conoscenze sugli utensili di raccolta dei trucioli e le relative tecnologie, tra cui raccoglitrucioli, tubi e cuscinetti, che non riguardano il consueto sviluppo degli utensili; in questo modo i miei orizzonti di ingegnere si sono allargati. Desidero concentrarmi sulla riduzione dei costi per accrescere la soddisfazione del cliente ed estendere la gamma di frese così da ampliarne gli ambiti d'uso.

Special Talk: Toyota Auto Body Co., Ltd.

Lo sviluppo della Qing NEO attraverso un lavoro di squadra ottimale

Toyota Auto Body Co., Ltd., con la quale abbiamo co-sviluppato Qing NEO, fu fondata nel 1945 per la produzione di carrozzerie per autocarri all'interno di Toyota Group. L'azienda ha ingrandito la propria attività con l'inclusione di veicoli commerciali, mini-van e SUV. Grazie a un sistema coerente di sviluppo e produzione locale, i suoi prodotti hanno soddisfatto in maniera puntuale le esigenze del mercato. L'azienda si è inoltre dedicata alla progettazione e allo sviluppo di una gamma di prodotti più vasta, che include veicoli  e dispositivi sanitari per il trasporto di anziani e disabili, oltre a veicoli micro-elettrici candidati a diventare la prossima generazione di veicoli per la mobilità personale. In questo numero chiediamo a Mitsumasa Okuda, Akihiro Idota e Satonori Matsumoto di Toyota Auto Body di raccontarci i retroscena dello sviluppo di Qing NEO insieme a Mitsubishi Materials.

Automazione nella lavorazione di stampi per metalli

– Da cosa è originato lo sviluppo congiunto di Qing NEO?

Okuda: La sezione Metal Mould produce stampi per pannelli di carrozzerie; poiché gli stampi per veicoli commerciali, mini-van e SUV sono grandi, durante la lavorazione producono una grossa quantità di trucioli. Attualmente per gestire i trucioli è necessario arrestare la lavorazione, sottraendo tempo prezioso alla produzione. Poiché l'automazione dei processi è essenziale per ridurre i costi e aumentare la produttività, la rimozione dei trucioli costituisce un problema importante. Sapevamo che esisteva un utensile progettato per raccogliere i trucioli durante la lavorazione, e abbiamo pensato che la sua adozione avrebbe potuto rivelarsi il giusto approccio per l'ottenimento di una automazione più efficace.

– Quando avete iniziato a lavorare all'automazione della produzione degli stampi?

Okuda: Decidemmo di cambiare il metodo principale di produzione di stampi per metalli nel 2012. Una parte importante della discussione verteva sulla riduzione degli sprechi durante i singoli processi produttivi. Fu a quel punto che considerammo i vantaggi legati allo sviluppo di un utensile dedicato per la raccolta dei trucioli.

Sato: : Il nostro primo incontro è avvenuto nel giugno del 2015.

Idota: Per prima cosa abbiamo realizzato delle bozze per illustrare il concetto e ci siamo recati in visita all'impianto Mitsubishi Materials di Tsukuba. Inizialmente non eravamo sicuri che Mitsubishi Materials avrebbe accolto una richiesta così complicata; tuttavia, lo staff si mostrò entusiasta di far parte del progetto.

Okuda: Nonostante Mitsubishi Materials avesse già prodotto la fresa Qing, noi desideravamo una fresa progettata specificamente per la lavorazione degli stampi, il che implicava che Mitsubishi Materials dovesse iniziare da zero. Tuttavia, il loro entusiasmo nel collaborare con noi a questo progetto è stato chiaro fin dall'inizio, e ci ha fatto enormemente piacere.

Sato: Grazie per queste gentili parole. Quando ho ascoltato questa richiesta per la prima volta, ero preoccupato circa la nostra capacità di soddisfare le loro esigenze. Per offrire loro ciò di cui avevano bisogno per raccogliere i trucioli dovevamo sfidare la gravità; per questo ci abbiamo riflettuto molto a lungo. La mia esperienza nello sviluppo di punte mi ha aiutato a concepire una nuova forma; quando questo concetto ha iniziato a svilupparsi nella mia mente, ho sentito che molto probabilmente saremmo riusciti nell'intento.

Matsumoto: Sebbene ogni volta che ci incontravamo avanzassimo richieste difficili, hanno trovato rapidamente le soluzioni che rispondevano alle nostre necessità. Anche il miglioramento dei prototipi dopo ogni ispezione avveniva molto rapidamente, accrescendo la nostra fiducia nel loro operato.

Idota: Abbiamo sottoposto la nostra richiesta a Mitsubishi Materials a giugno, e a metà settembre era già pronto un prototipo che prevedeva il corpo principale e il telaio: non era quindi soltanto un 
modello progettuale.

Sato: Quando a settembre abbiamo svolto l'ispezione in loco, abbiamo confermato che non c'erano anomalie nella lavorazione, ad esempio segni di vibrazioni, e che il tasso di raccolta dei trucioli superava il 90%, in linea con il nostro obiettivo. Abbiamo capito che c'eravamo riusciti. 

La partnership per una lavorazione sorprendente

Okuda: Quando ho assistito al test di lavorazione ero sbalordito. Visto che la presenza dei trucioli durante la lavorazione era naturale per me, è stato incredibile vederne la rimozione automatica.

Sato: Eravamo molto felici che tutti fossero stupiti nel non vedere trucioli durante la lavorazione. Questo ci ha dato la motivazione giusta per impegnarci a raggiungere la piena soddisfazione del cliente. È stato elettrizzante impressionare i clienti con prestazioni che superavano le loro aspettative.

Idota: L'ingegner Sato è stato di grande aiuto, rispondendo rapidamente per soddisfare le nostre aspettative. Ha sempre trovato le soluzioni ai problemi che sollevavamo durante gli incontri, e le integrava nel prototipo successivo.

Sato: Sono stati tutti contenti di poter risolvere i problemi in cui ci imbattevamo. Per la prima volta mi trovavo a discutere problemi e soluzioni con i clienti durante lo sviluppo comune; ci siamo presi il tempo necessario per esaminare tutte le questioni, fino a quando non ritenevamo di avere trovato la soluzione migliore. È stato un piacere lavorare con lo staff di Toyota Auto Body.

Idota: Ogni anno a novembre presentiamo i miglioramenti tecnici a cui abbiamo lavorato. Una delle mie presentazioni riguardava proprio Qing NEO, durante la quale ho utilizzato un prototipo che avevo richiesto a Mitsubishi Materials con breve preavviso. Ho mostrato l'operazione di rimozione dei trucioli e tutti i presenti sono rimasti colpiti dalla sua efficacia.

– Lo sviluppo è proseguito senza ostacoli?

Idota: A volte la forma del pezzo da lavorare e lo stile della lavorazione hanno creato problemi, come ad esempio l'interferenza tra telaio e manicotto oppure un tasso ridotto di raccolta dei trucioli. Tuttavia, ci siamo impegnati nell'individuazione della causa e nello sviluppo di una soluzione per ogni problema che incontravamo. 

Sato: Durante la lavorazione con un angolo di 75 gradi i trucioli non raccolti sono ancora numerosi. Questo è il problema su cui ci stiamo focalizzando in questo momento. 

Okuda: Quando abbiamo modificato l'intero progetto per eliminare l'interferenza tra telaio e manicotto, il tasso di raccolta dei trucioli aveva raggiunto già il 96-97%, e oltre il 90% in pendenza. Era un risultato di cui si poteva essere soddisfatti, ma l'ingegner Sato non si è voluto fermare qui, lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni. Un altro importante obiettivo è ora prossimo al compimento: l'utilizzo di Qing NEO con un ATC; stiamo inoltre cercando di individuare soluzioni per ridurre i costi di produzione. 

Idota: Il rapporto creatosi durante lo sviluppo congiunto ha portato ad un libero ed onesto scambio di opinioni: questa è stata la chiave del successo. Continuiamo a collaborare con l'auspicio di poter coinvolgere produttori di trasformatori ed apparecchi periferici in progetti futuri. 

– Prima di concludere, vorrei chiedervi che cosa vi affascina nelle operazioni di taglio dei metalli.

Sato: A prima vista il taglio dei metalli sembra semplice; ma in realtà si tratta di un'operazione molto complessa. Ogni cliente ha obiettivi particolari, quali la rimozione dei trucioli, l'estensione della vita utile degli utensili e l'ottenimento di una buona superficie finita, ed esistono molti modi diversi per approcciarsi a queste esigenze. Ogni volta che raggiungiamo tali obiettivi, sono soddisfatto di vedere che ci avviciniamo sempre più al risultato ideale. 

Matsumoto: Per me, la soddisfazione sta nella possibilità di quantificare il valore di quello che abbiamo pianificato e realizzato. Per esempio, la rimozione dei trucioli impiega adesso pochi minuti invece che un'ora, con un dimezzamento del tempo di lavorazione totale. I risultati da noi conseguiti sono chiaramente visibili; inoltre, sono estremamente appagato quando tutte le altre parti coinvolte sono soddisfatte.

Okuda: Se da un lato il valore sta passando dai prodotti ai servizi, il desiderio di creare utensili in grado di accrescere la qualità e ridurre i costi non si spegnerà. Sono fiero che la lavorazione degli stampi per metalli contribuisca a conferire valore ai prodotti.

Idota: Esistono ancora molti ambiti da sviluppare, e Qing NEO era uno di questi. Inoltre, sono in continuo sviluppo materiali difficili da tagliare con le tecnologie esistenti; vi è quindi sempre un grande potenziale per la creazione di tecnologie innovative per il taglio dei metalli. 

Okuda: Toyota Auto Body personalizza spesso gli utensili esistenti; tuttavia, raramente ci è capitato di sviluppare utensili da zero in maniera congiunta con un'altra azienda. Mi piacerebbe trovare più partner commerciali desiderosi e capaci di lavorare in questo modo con i clienti finali. Sono fiducioso che sia possibile dimezzare le attuali tempistiche di lavorazione, nonostante le difficoltà che questo presenta. Mi piacerebbe ideare il metodo di lavorazione ideale per gli stampi.