La magia è nascosta nei dettagli
Baumüller fornisce un sistema di azionamento regolabile di precisione per la nuova pressa elettrica per polveri di Maschinenfabrik Lauffer
Come si realizzano geometrie complesse nel metallo, nel metallo duro o nella ceramica in modo economico, rapido ed efficace? Con le presse elettriche per polveri come la E-Line 12. Questa consente di fabbricare componenti di alta qualità in ristrettissimi campi di tolleranza, così da poter fare a meno, di regola, di processi meccanici disposti a valle.
I componenti di alta precisione, come gli inserti ribaltabili, vengono impiegati in utensili di truciolatura, fresatrici e torni. La loro funzione è sempre quella di asportare uniformemente una grande quantità di materiale dal pezzo. Lo scopo è di aumentare la durata utile dell’inserto ribaltabile. In pratica, l’utente può lavorare il maggior numero possibile di pezzi con lo stesso inserto prima di dover sostituire quest’ultimo.
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Grande conoscenza dei processi per i migliori risultati
Con il software prodotto da Lauffer, ogni processo di pressatura è comodo, sicuro e affidabile nella gestione e nel monitoraggio
Maschinenfabrik Lauffer, con sede a Horb am Neckar nel sud-ovest del Baden-Württemberg, con oltre 10.000 impianti è uno dei produttori leader mondiali nel mercato delle presse idrauliche ed elettriche, nonché di impianti automatizzati nella tecnica di laminatura e dei compositi, delle materie plastiche e dei rivestimenti, della trasformazione plastica e delle polveri.
Nel 1872, con la fondazione della sua officina meccanica e bottega del ferro a Mühlen am Neckar, Johann Martin Lauffer pose le fondamenta per lo sviluppo e il successo di Lauffer. Specializzata dapprima nella manutenzione e la distribuzione di macchine agricole, negli anni 20 Lauffer costruì da sé la prima pressa idraulica ad acqua. Oggi, migliaia di macchine e impianti dimostrano in tutto il mondo che per conquistare il mercato occorrono la massima qualità e una grande conoscenza dei processi.
Per evitare i processi meccanici a valle, come la rettifica dei pezzi di precisione sinterizzati, Lauffer ha cercato una soluzione con cui si possano produrre pezzi di alta precisione con il minimo numero possibile di fasi di lavoro. L’obiettivo era quello di aumentare il livello di produzione della macchina, mantenendo invariata la qualità del prodotto finale.
Per raggiungere gli obiettivi di produttività prefissati, oltre alla meccanica ottimizzata delle sue presse elettriche della serie E-Line, Lauffer punta anche su un efficiente sistema di azionamento Baumüller. La soluzione è costituita da quattro motori ad alta coppia raffreddati ad acqua DST2-135, da motori della serie DSC1 e DSD2, nonché da un sistema affiancabile raffreddato ad aria b maXX 5300.
Funzionamento della pressa elettrica
I motori ad alta coppia DST2-135, ottimizzati in termini di spazio d’installazione, si adattano perfettamente all’interno della macchina
La macchina funziona in base al seguente principio: la polvere di sinterizzazione viene introdotta tramite il pattino di riempimento e compattata in un processo multifase al fine di influire sulla distribuzione della densità. Infatti: “Non è determinante la forza, ma la densità. Per questo motivo procediamo a posizione regolata. La forza di pressatura indica indirettamente che la densità si trova nell’intervallo di regolazione definito”, spiega lo sviluppatore software Nicolas Goeing. Segue un controllo del peso a campione. L’altezza di riempimento viene regolata con precisione automaticamente e adattata per compensare le variazioni della densità apparente. Il pezzo viene alleggerito, cioè la forza di pressatura viene ridotta a circa il dieci percento per spingere fuori dalla matrice il pezzo finito tramite la forza di scarico. La pinza aspira il pezzo tramite aria compressa e lo trasporta ulteriormente con il dispositivo di prelievo. Nella maggior parte dei casi si tratta di una piastra di sinterizzazione in grafite. Infine, i pezzi raggiungono un forno di sinterizzazione in cui si restringono per il 30 - 40 percento, poiché aumenta la densità nel componente.
La pressa elettrica per polveri E-Line 12 con una forza di pressatura di 12 tonnellate può produrre fino a 22 pezzi al minuto. Questo significa che ogni ora possono essere realizzati fino a 1320 componenti di alta precisione.
Inerzia ridotta per una maggiore dinamica
I compatti inverter Baumüller del sistema affiancabile b maXX 5300 riducono il cablaggio grazie al collegamento integrato Safety e FSoE. Tramite il collegamento EtherCAT è stato possibile ridurre notevolmente i tempi ciclo
I motori utilizzati sono quattro motori ad alta coppia DST2-135 raffreddati ad acqua. I motori consentono un’integrazione nella macchina con il minimo ingombro. I quattro azionamenti generano coppie elevate che producono un’elevata forza di pressatura attraverso i mandrini; sono ideali, quindi, per produrre componenti di precisione come gli inserti ribaltabili.
Entrambi i servomotori compatti DSC1-045 e DSD2-045 effettuano l’asportazione del materiale eccedente e fanno muovere la pinza.
L’elettronica di azionamento è anch’essa molto compatta: il sistema affiancabile b maXX 5300 regola gli azionamenti principali e secondari con un’elevata precisione. La combinazione è stata perfettamente adattata alla pressa elettrica per polveri E-Line 12. “Attraverso il collegamento EtherCAT con i servoazionamenti abbiamo potuto accorciare notevolmente i nostri tempi ciclo. Inoltre, risparmiamo molto anche nel cablaggio grazie al collegamento integrato Safety e FSoE degli inverter Baumüller”, sottolinea lo sviluppatore software Lothar Vöhringer. Baumüller, inoltre, si è occupata anche del dimensionamento degli azionamenti e della prima messa in funzione della pressa per polveri. Attualmente si sta lavorando su ulteriori ottimizzazioni degli azionamenti con il tool di simulazione ProSimulation.
È possibile automatizzare la pressa per polveri in maniera efficiente tramite il controllo CNC sviluppato da Lauffer e l’intelligente “assistente polveri” per lo sviluppo degli utensili, l’ottimizzazione delle sequenze dei programmi e il controllo qualità. La specialità è la simulazione in 3D del processo di pressatura. Con il software ogni processo di pressatura è comodo, sicuro e affidabile nella gestione e nel monitoraggio.
Gli inserti ribaltabili di precisione raggiungono un nastro trasportatore. La cassetta blu rappresenta il dispositivo di prelievo; presso i clienti finali si tratta spesso di una piastra di sinterizzazione in grafite
Lavoro di squadra intelligente
Nello sviluppo della pressa elettrica per polveri E-Line 12, Maschinenfabrik Lauffer lavora insieme a Baumüller come specialista di azionamenti.
“La nostra partnership si contraddistingue per il fatto che usufruiamo di una stretta collaborazione nella progettazione e di un’assistenza molto rapida e valida da parte di dipendenti Baumüller esperti e qualificati.”
Lothar Vöhringer, sviluppatore software di Lauffer Pressen
Conclusione
La pressa elettrica per polveri E-Line 12 di Lauffer spicca per una precisione di posizionamento e di riproducibilità molto elevata, cioè inferiore a 1 μm
La pressa elettrica per polveri E-Line 12 è compatta, veloce ed estremamente precisa, e spicca per una precisione di posizionamento e di riproducibilità molto elevata, cioè inferiore a 1 μm. L’innovativa struttura meccanica accorcia notevolmente il flusso delle forze. Con la pressa per polveri si può raggiungere un sincronismo molto buono anche a carico parziale. La macchina offre prestazioni eccellenti grazie a tempi ciclo brevi e a forze di pressatura elevate. In questo modo consente di produrre svariati componenti di alta precisione. Dalla fruttuosa collaborazione in partnership tra Maschinenfabrik Lauffer e Baumüller è nato un sistema di azionamento compatto che trae beneficio da una dinamica elevata, una regolazione precisa e sistemi di azionamento dal minimo ingombro.
I sistemi di azionamento Baumüller trovano impiego anche nel sistema idraulico delle presse per polveri C-Line di Lauffer. Sono già state trasformate le presse con un tonnellaggio di 320 t. Attualmente si sta elaborando un nuovo sistema che prevede il montaggio diretto delle servopompe su una pressa di 800 t.
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