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Lavorare l’albero motore efficacemente

Pubblicato il 22 ottobre 2014

Comau ha progettato una nuova serie di equipaggiamenti per la produzione di questo componente fondamentale per l’automotive. Si tratta di sistemi più flessibili, economici e produttivi che si adattano facilmente a tutte le esigenze. Tutto inizia dal progetto.

Conosciuto per le soluzioni all’avanguardia, Comau persegue da quarant’anni lo sviluppo di sistemi per la lavorazione dell’albero motore, un componente complesso da produrre. “Attualmente ci sono più di 500 macchine Comau per la lavorazione dell’albero motore, installate negli stabilimenti automobilistici di tutto il mondo”, dichiara Denis Marty, product manager presso Comau France. Come Responsabile dello sviluppo di una nuova generazione di macchine, Marty ha seguito l’evoluzione straordinaria di questi sistemi. “Negli anni Sessanta gli utenti cercavano dei sistemi che potessero garantire una produzione di massa”, ci spiega l’esperto. “Trent’anni dopo, verso la fine degli anni Novanta, sono comparse le prime macchine multifunzione, ovvero sistemi in grado di assicurare operazioni di tornitura, tornitura fresatura e fresatura. Partiva così la ricerca di flessibilità e di un sistema di produzione che si adattasse alle necessità dell’utilizzatore”.

In primo piano la flessibilità

L’obiettivo della massima flessibilità resta comunque estremanente attuale, dal momento che i costruttori di automobili devono considerare l’andamento della domanda di mercato e l’allineamento della produzione di motori alla domanda stessa. Bisogna quindi adattare i sistemi a una domanda fortemente variabile, cosa che rende ancora più complicato il compito dei costruttori di macchine. Il centro R&S Metalcutting di Comau, situato nello stabilimento di Castres nel Tarn, ha quindi l’obiettivo di progettare nuove macchine che si adattino ai nuovi modelli di albero motore. “I motori hanno ridotto le proprie dimensioni, di conseguenza anche gli alberi motore hanno dovuto seguire questa tendenza”, sottolinea Marty. È stato quindi necessario ridimensionare i sistemi, rispettando però il principio di ‘versatilità’ imposto dagli utenti e proponendo loro, più specificatamente, una macchina di base, ma evolutiva, che possa cioè adattarsi, grazie all’aggiunta di moduli, a una domanda in continua evoluzione. In altre parole, le linee di produzione devono essere in grado di fabbricare diversi tipi di prodotto, ovvero alberi a gomito per motori a 2, 3, 4 o 6 cilindri, in maniera semplice e senza mettere in difficoltà l’utente, la cui esigenza d’investimento diventa così progressiva. Il messaggio ricevuto da tutti gli ingegneri Comau è chiaro: bisogna sviluppare un altro tipo di macchina, adattata a un alto livello di flessibilità, insomma una macchina camaleontica, in grado di adattarsi agilmente alle variazioni della domanda. “È quindi necessario poter ‘clonare’ le linee di produzione in un batter d’occhio”, spiega Marty, tenendo sempre conto delle esigenze particolari dei vari utenti che Comau annovera in tutti gli angoli del mondo. Europa, Stati Uniti o Asia con i volumi maggiori rappresentati dalla Cina. La domanda e le esigenze tecniche non sono ovunque le stesse.

Le soluzioni progettuali

1-383ComauGli ingegneri Comau hanno messo a punto delle soluzioni adatte alle diverse esigenze. Sviluppate conformemente agli standard qualitativi richiesti e con strumenti CAD (progettazione assistita da calcolatore) e di calcolo a elementi finiti, come SolidWorks o SolidWorks Simulation, le macchine sono state progettate seguendo vincoli rigorosi. Sono più rigide per garantire maggiore precisione e consumano inoltre meno energia, grazie a una struttura innovativa e all’utilizzo di componenti pensati per essere eco-sostenibili, come ad esempio i motori. I diversi studi e simulazioni, nonché di  analisi Amdec (analisi dei modi di debolezza, dei loro effetti e criticità) hanno soddisfatto i criteri di economicità, affidabilità e sicurezza degli utenti futuri. Di fatto, una volta provate in condizioni reali, le macchine soddisfano i severi requisiti di fabbricazione dei componenti con standard di tolleranza sfidanti.

Il primo modulo di macchina multifunzione è pronto per essere sottoposto ai test negli stabilimenti di produzione degli alberi motore. Tornitura, tornitura-fresatura, fresatura, le operazioni si susseguono sulla macchina, al fine di ultimare un componente di difficile fabbricazione. Una soluzione originale, pensata come una sorta di ‘lego’, che può essere equipaggiato di uno o due utensili per la tornitura, in base alla richiesta dell’utente. La stessa configurazione è disponibile per la fresatura, un’operazione che utilizza un utensile con una potenza di 20 o 30 kW. In questo modo, quando l’utensile di destra esegue la tornitura, quello di sinistra si occupa della fresatura offrendo un risparmio di tempo non indifferente. La macchina è ergonomica e presenta anche un controllo numerico Siemens o Fanuc.

Componenti e accessori

Estremamente dinamico, il sistema è dotato di motori lineari e di elettromandrini. Sono state considerate anche le soluzioni di carico e scarico dei pezzi, le quali, secondo il principio della flessibilità, si adattano facilmente alle esigenze dei clienti e sono quindi manuali, in caso di produzione più contenuta, o automatiche (con robot o trasportatore) per le grandi serie. L’impianto è in grado di produrre alberi motore con lunghezza da 250 a 600 mm e si adatta facilmente a tutte le situazioni.

Tuttavia, prima della lavorazione, l’albero motore deve passare su un sistema di centraggio. Al momento gli ingegneri Comau stanno mettendo a punto una nuova macchina per il bilanciamento (Mass Centering Machine) a controllo numerico (Siemens o Fanuc) che offrirà all’utente un ottimo rapporto qualità/prezzo. Il bilanciamento è un’operazione altamente tecnica che influenza tutto il processo produttivo, poiché, se al termine della produzione, l’albero motore risulta perfettamente equilibrato, ciò comporta un enorme risparmio di tempo e quindi di denaro. “L’utente non è costretto a eseguire ulteriori operazioni per equilibrare il pezzo e di conseguenza riduce il ciclo di produzione”, ci spiega il progettista. Comau è inoltre uno dei pochi fornitori di sistemi che possono offrire soluzioni complete, dotate cioè di una macchina per il bilanciamento e per la lavorazione e di un’unità di equilibratura finale, con in più tutti i vantaggi di un unico interlocutore, che riesce ad aggiungere alle linee di produzione centri di lavorazione a gran velocità come Urane. Al momento il sistema di bilanciamento è ancora in fase di sviluppo, ma sarà introdotto sul mercato alla fine dell’anno.

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