Digital thread con standard STEP nella riparazione di componenti complessi con Sandvik

Sandvik Coromant, azienda specializzata in soluzioni per la lavorazione dei metalli e l’industria manifatturiera, ha partecipato con successo a un progetto di ricerca dedicato allo standard STEP (Standard for the Exchange of Product data).

Insieme a GKN Aerospace Engine Systems, Chalmers University of Technology e il Fraunhofer Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics, il gruppo di lavoro ha sviluppato un ambiente collaborativo e lo ha applicato ai processi di manutenzione e riparazione (MRO) di componenti metallici complessi. I risultati dimostrano come gli standard ISO per la produzione digitale possano fornire una base per uno scambio dati interoperabile e basato su modelli, oltre che per l’esecuzione lungo l’intera catena del valore della riparazione.

La riparazione di una pala di turbina danneggiata rappresenta quasi sempre un caso unico. Non esistono due danni uguali, le tolleranze sono estremamente ristrette e il lavoro richiede competenze specialistiche in molteplici ambiti. Tradizionalmente, immagini, PDF, screenshot e file CAD/CAM nativi devono essere condivisi avanti e indietro tra aziende e sistemi software per consentire le riparazioni – un processo lungo che aumenta il rischio di errori. Attraverso il progetto Dig4ReMan, finanziato da Vinnova e dal programma Advanced Digitalization, il team ha applicato gli standard STEP Application Protocols AP242 e AP238 per creare un linguaggio neutro e basato su modelli per geometrie 3D, PMI, istruzioni di lavorazione e dati utensile. Come in un documento cloud condiviso, tutti i soggetti coinvolti possono visualizzare e aggiornare lo stesso modello senza perdita di informazioni.

Il risultato è un digital thread completamente connesso lungo tutto il processo di riparazione – dall’ispezione del componente danneggiato, alla rimozione del materiale e alla pianificazione della produzione additiva, fino alla simulazione, alla programmazione CAM e alla lavorazione e verifica finale. GKN Aerospace stima che un componente rigenerato possa garantire fino al 95% di risparmio in materiali, energia ed emissioni di CO₂ rispetto a un ricambio nuovo, oltre a una significativa riduzione dei costi.

I ricercatori di Chalmers e del Fraunhofer Chalmers Centre hanno contribuito con modelli avanzati in grado di prevedere deformazioni, tolleranze e comportamento termico. Sandvik Coromant ha fornito competenze sugli utensili da taglio e sui dati standardizzati, consentendo a macchine CNC e sistemi CAM di scambiare informazioni di produzione più ricche rispetto al tradizionale codice G. “Questo tipo di lavorazione è estremamente impegnativo – ha dichiarato Johan Vallhagen, senior researcher e project lead presso GKN Aerospace -. Ogni pala danneggiata rappresenta una nuova sfida ed è comune affidarsi ad aggiustamenti manuali e a comunicazioni frammentate tra molti sistemi. Utilizzando una catena digitale standardizzata, possiamo ridurre drasticamente la complessità e garantire che ogni esperto lavori sugli stessi dati accurati”.

Gli standard ISO STEP sono stati utilizzati in ogni fase del flusso di lavoro. AP238 consente lo scambio CAM-to-CAM e CAM-to-machine di sequenze di lavorazione, definizioni utensile e parametri di utensili da taglio secondo ISO 13399. AP242 consente invece una definizione basata su modello utilizzata in modo coerente in ispezione, pianificazione, simulazione e verifica. “Non si trattava solo di riparare componenti – ha affermato Mikael Hedlind, project coordinator presso Sandvik Coromant -. Si trattava di dimostrare che i dati di progettazione, lavorazione, simulazione e ispezione possono fluire senza interruzioni tra aziende. Gli standard STEP ci hanno fornito un linguaggio comune e, una volta che tutti parlano la stessa lingua, la collaborazione diventa più rapida, chiara e intelligente”.

Il progetto Dig4ReMan dimostra che lo scambio dati basato su STEP può trasportare una vera intenzione produttiva attraverso diverse organizzazioni, discipline e sistemi software. Sandvik Coromant e i suoi partner continueranno a sviluppare metodologie volte a rafforzare la collaborazione digitale nel settore manifatturiero.

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