Scansione 3D e reverse engineering nello stampaggio a caldo

Gestamp è un gruppo internazionale che si occupa di progettazione, sviluppo e produzione di componenti automobilistici in metallo. Nel processo produttivo legato alla costruzione di stampi per stampaggio a caldo, l’azienda si affida alle soluzioni di scansione 3D a marchio Creaform.

di Giovanni Sensini

Il settore automobilistico si appoggia a una moltitudine di industrie manifatturiere. Lo stampaggio a caldo è uno dei processi più comuni nella corsa verso auto più sicure e leggere. Si tratta di un processo di trasformazione di un metallo sottile, a bassa resistenza alla trazione, in acciaio ad alta resistenza alla trazione attraverso il calore, utilizzando una pressa e uno stampo. Eseguendo lo stampaggio mentre l’acciaio è prossimo alla fusione, il processo elimina il ritorno elastico e consente la produzione di geometrie complesse. Gestamp è un gruppo internazionale che si occupa di progettazione, sviluppo e produzione di componenti automobilistici in metallo. L’azienda produce telai, meccanismi e parti di carrozzeria non verniciate per i principali produttori di automobili e, sfruttando lo stampaggio a caldo, realizza, tra le altre cose, componenti per paraurti, crash box e anelli per portiere. Nell’ambito della sostituzione o fabbricazione di stampi, le aziende di stampaggio a caldo come Gestamp riscontrano lo stesso problema: devono fare affidamento su vecchi disegni di stampi che potrebbero non essere aggiornati. Per quale motivo affidarsi ai disegni originali rappresenta un problema? Sono molte le persone che lavorano sull’implementazione delle linee di stampaggio e, poiché il collo di bottiglia del processo risiede spesso nella fase di progettazione, le modifiche apportate tra il modello CAD e lo stampo effettivo utilizzato nella produzione non sempre vengono registrate o documentate. Senza queste informazioni, com’è possibile gestire in modo efficiente il processo di sostituzione degli stampi? Quale potrebbe essere una valida alternativa a questo processo? Quali sono costi e tempistiche dell’implementazione di una soluzione alternativa? Buone notizie:
i sistemi di scansione 3D e il reverse engineering rivoluzionano i settori in cui qualità e obiettivi si basano su una precisione meticolosa.

Un approccio classico alla produzione

Esaminiamo il processo di sviluppo della linea di stampaggio di Gestamp. Come la maggior parte dei flussi di lavoro che vanno dalla progettazione alla produzione, lo stampaggio a caldo presenta passaggi classici che dovrebbero funzionare senza problemi:
1 – il reparto di stampaggio riceve un CAD per una nuova parte (un ordine di lavoro di qualsiasi tipo);
2 – i tecnici usano il modello per progettare lo stampo che verrà utilizzato per la stampa del pezzo;
3 – il modello 3D dello stampo viene inviato al costruttore di stampi;
4 – una volta realizzato, lo stampo effettivo viene inviato all’impianto di stampaggio dove viene sottoposto a ispezione, controllo qualità e messa a punto;
5 – lo stampo viene approvato dal cliente prima di entrare nell’ambiente di produzione, dove verrà utilizzato per produrre pezzi di precisione, in conformità con le specifiche richieste.
Sembra un processo normale? Lo è per Gestamp. Ma il problema si verifica dopo che lo stampo è in posizione e utilizzato nel processo di stampaggio a caldo, per esempio quando deve essere sostituito.

Scansione di uno stampo con lo scanner HandySCAN 3D di Creaform.
Scansione di uno stampo con lo scanner HandySCAN 3D di Creaform.

Dove inizia il problema

La sostituzione di uno stampo può essere la conseguenza di rotture parziali o totali, della fine vita dello stampo o di notevoli aumenti delle richieste che impongono la fabbricazione di stampi identici per soddisfare la crescente richiesta.
In assenza di un modello CAD aggiornato su cui fare affidamento, i tecnici devono utilizzare il progetto iniziale dello stampo per produrne uno nuovo. Si tratta di un inconveniente frustrante e dispendioso in termini di tempo e denaro.
L’uso di progetti obsoleti crea inevitabilmente parti non conformi alle specifiche, spreco di materiale e infine pregiudica le relazioni con i clienti.
Poiché ormai il primo stampo è danneggiato o inutilizzabile, occorre ripetere l’intero ciclo:
1 – inviare il CAD iniziale al costruttore dello stampo;
2 – ricevere lo stampo fabbricato;
3 – procedere alla messa a punto;
4 – tornare alla produzione.
Abbiamo già visto che il problema principale riguarda i dati delle modifiche non registrati a un certo punto del processo. Ciò può derivare da diverse cause, sebbene siano due quelle principali:

  • per nuovi processi e linee di stampaggio,
    i tecnici che eseguono ispezione, controllo qualità e procedimenti di messa a punto lavorano in condizioni di estrema pressione e talvolta non riescono a raccogliere e documentare in modo opportuno tutte le modifiche apportate durante la fase di sviluppo;
  • le modifiche vengono raccolte, documentate e trasmesse all’ufficio tecnico, ma i tecnici non riescono ad aggiornare i disegni originali a causa della mancanza di risorse.
    La soluzione offerta da scansione 3D e reverse engineering
    L’anello mancante nella catena è una chiara e obbligatoria comunicazione delle caratteristiche aggiornate all’ufficio tecnico. Anche i flussi di lavoro più efficienti sono esposti a errori umani, quindi la situazione impone una semplificazione e un’ottimizzazione dei processi mediante gli strumenti adatti.
    I responsabili tecnici delle operazioni di stampaggio presso Gestamp hanno deciso di ribaltare la situazione e affidarsi a nuove soluzioni, come la scansione 3D. Sono stati aggiunti diversi passaggi al processo tradizionale:
    1- una volta che lo stampo viene modificato e utilizzato nella produzione di parti secondo specifiche, questo viene scansionato, registrando tutte le modifiche apportate;
    2- il file mesh creato, corrispondente alla superficie scansionata, può essere utilizzato per il reverse engineering dello stampo, includendone i minimi dettagli;
    3- la superficie è incorporata nel modello 3D iniziale dello stampo.
    Per i dirigenti di Gestamp, i vantaggi sono evidenti: l’applicazione al processo di trasformazione delle superfici scansionate in dati dall’elevata precisione e la portabilità degli scanner 3D come HandySCAN 3D di Creaform, unita alla disponibilità di software di reverse engineering sempre più sofisticati. MPS Soluciones 3D, in collaborazione con Mecánica Brañosera, dispone di tutte le attrezzature e gli strumenti necessari in tale ambito. Pertanto, quando uno stampo è già adeguato alle specifiche ed è utilizzato attivamente per la produzione di parti, può essere scansionato direttamente in officina per registrare le modifiche apportate al precedente stampo. In questo modo è possibile rendere immediatamente disponibile un CAD aggiornato.
    In conclusione, grazie all’accuratezza della soluzione Creaform, i tempi della fase di adeguamento dei nuovi stampi prodotti per Gestamp si sono notevolmente ridotti, se non addirittura azzerati. Ciò significa più tempo per i tecnici da dedicare ad attività a valore aggiunto e meno sprechi di denaro.