Centro di lavoro Tank-G multitasking di MCM.
MTU Aero Engines è il principale costruttore tedesco di motori. Il Gruppo si è rivolto a MCM, realtà di spicco nelle macchine utensili, per acquistare macchinari destinati alla realizzazione di componenti complessi, usati nei motori degli aerei di linea.
di Francesco Villon
MTU Aero Engines ha partecipato al programma GE9X, motore dell’aeromobile di lungo raggio Boeing 777X, che dovrà essere prodotto in serie a partire dal 2020. L’obiettivo principale di MTU è lo sviluppo e la produzione dell’alloggiamento del mozzo della turbina. Questo componente altamente complesso si basa essenzialmente sulla comprovata architettura dei tipi di motore GE90 e GEnx.
Per l’acquisto dei macchinari destinati alla produzione di questi nuovi componenti, MTU si è rivolta a MCM, realtà di spicco nel panorama delle macchine utensili, con cui collabora proficuamente dal 2007.
Anche la variante del GEnx, telaio intermedio della turbina, utilizzato nel Boeing 787 Dreamliner, è prodotta da MTU su macchine MCM.
UNA SFIDA TECNOLOGICA
Per la realizzazione di questi particolari, MCM ha ricevuto, nel 2009, l’ordine di un impianto FMS altamente automatizzato, composto da tre centri di lavoro a 5 assi e un centro di lavoro multitasking, la cui messa in opera è iniziata nel marzo 2010 e si è conclusa a settembre dello stesso anno, con l’uscita del primo pezzo di serie.
Il telaio intermedio della turbina è un componente strutturale fondamentale del motore, in quanto include la sede del cuscinetto posteriore del motore stesso e svolge una funzione aerodinamica, canalizzando il flusso di gas caldo che scorre dalla turbina ad alta pressione a quella a bassa pressione.
Componente essenziale del telaio intermedio della turbina è l’Hub Strut Case (HSC), composto da tre parti principali: scatola esterna, mozzo e 12 montanti. Il materiale impegnativo (una lega a base di Nichel-Cromo altamente resistente al calore) risulta particolarmente sfidante per le macchine e soprattutto per gli utensili. Il processo di lavorazione richiede fasi di fresatura, tornitura, rettifica, sbavatura, montaggio e comporta un’asportazione di materiale pari al 66% del peso del grezzo, dovuta in gran parte a parecchie centinaia di fori praticati su flange, mozzo e montanti e agli smussi della scatola. Una sfida particolare è rappresentata dalla necessità di mantenere in tornitura stretti valori di tolleranza, ad esempio la coassialità di pochi centesimi di millimetro. Dopo il completamento del pezzo, il valore finale dell’HSC risulta essere elevato, a 5 cifre.
SOLUZIONE HI-TECH
La soluzione di MCM per la produzione del GE9X HSC consiste in due celle FMS, destinate a essere installate in altrettanti siti produttivi di MTU. La prima prevede tre centri di lavoro TANK 1800G multitasking con automazione, dotati di navetta di movimentazione di pallet di diversi diametri (1.250, 1.400 e 1.800 mm). Il magazzino pezzi prevede complessivamente 14 pallet. Sono inoltre comprese due stazioni di carico e scarico pezzi ad elevata precisione. Entrambi gli impianti sono in fase di installazione, destinata a concludersi nel primo caso a fine 2019 e, nel secondo, entro i primi mesi del 2020. MCM ha dovuto tenere conto di una serie di richieste stringenti da parte di MTU Aero Engines che rispondono, in sostanza, a tre principali obiettivi: ridurre al minimo lo spazio occupato in fabbrica, contenere il numero di parti di ricambio da stoccare in magazzino e diminuire le spese di istruzione per il personale addetto all’uso e alla manutenzione.
Area di lavoro di Tank-G multitasking: fresatura, tornitura e rettifica.
LAVORAZIONI E AUTOMAZIONE
Nei centri di lavoro multitasking di MCM il pezzo viene sottoposto a tutte le fasi di lavorazione previste - foratura, fresatura, tornitura e rettifica - che, abitualmente, richiederebbero l’impiego di diversi macchinari. In questo modo si riducono sensibilmente i tempi di attraversamento del pezzo.
Un aspetto peculiare della soluzione sviluppata da MCM è l’integrazione, nel centro di lavoro, delle funzioni di rettifica e di tutte le dotazioni e i dispositivi necessari per svolgere questo tipo di lavorazione. Le mole per la rettifica sono gestite a tutti gli effetti come utensili, dotate di attacco Capto C6 e fissate al mandrino in modo standard. Il centro di lavoro è configurato per un diametro massimo di mola di rettifica di 300 mm, ravvivate da un disco con esecuzione motorizzata posto all’interno dell’area di lavoro. L’usura della mola di rettifica viene accuratamente valutata e compensata attraverso un processo in quattro fasi, che garantisce il mantenimento delle quote sul pezzo finito. Questo processo prevede una pre-rettifica sul pezzo con la mola, la misurazione della quota ottenuta con il tastatore e, se necessario, una correzione successiva della profondità di passata, infine, la rettifica di finitura. Il tutto supervisionato da software.
Il sistema è inoltre in grado di gestire fino a tre diverse tipologie di testine a rinvio angolare per operazioni in posizioni impossibili da raggiungere per una testa mandrino standard. Sia le testine a rinvio angolare, sia gli utensili che portano a bordo, possono essere scambiati e gestiti automaticamente sui magazzini utensili. Le tavole girevoli sono azionate direttamente da motori torque, privi di ingranaggi e quindi in grado di raggiungere alte velocità e accelerazioni. Un sistema di misura integrato assicura la massima precisione di posizionamento. Il bloccaggio del pallet sulla tavola girevole avviene attraverso cinque dispositivi idraulici. È inoltre previsto un freno a disco idraulico esterno per ottenere una migliore rigidità in lavorazione ad asse B bloccato.
GESTIONE PALLET E UTENSILI
L’automazione MCM contempla un elevato numero di posti di stoccaggio pallet per ogni cella. Le due nuove unità per MTU sono configurate per 14 e 20 pallet, in grado di gestire pallet di diametro 1.250 mm, 1.400 mm e 1.800 mm.
Il trasferimento dei pallet da entrambi i posti operatore agli stoccaggi e ai centri di lavoro avviene tramite una navetta. Un dispositivo di centraggio sovrintende al corretto bloccaggio dei pallet macchina, con una precisione di concentricità di 20 µm.
I magazzini utensili del sistema FMS consentono di gestire un numero molto elevato di utensili. L’FMS nel sito produttivo di Monaco, per esempio, comprende tre magazzini con una capacità di 480 utensili Capto C6 per macchina. Due di questi sono in configurazione “Mirror”, cioè in condivisione tra due macchine che, in questo modo, possono accedere a un totale di 960 utensili.
FOCUS1: SOFTWARE E RISPARMIO ENERGETICO
Tutto il sistema FMS viene gestito dal software di supervisione d’impianto jFMX, sviluppato da MCE, divisione informatica di MCM. Il software lavora su una struttura di rete interna (Intranet) in grado di riportare in tempo reale lo stato effettivo dell’impianto e di renderne accessibili i dati sulle postazioni di lavoro soltanto alle persone autorizzate. Il supervisore jFMX si basa su tecnologia Java e consente la gestione completa di un sistema di produzione flessibile: esegue la produzione, coordina l’automazione, gestisce i pallet, le operazioni di carico/scarico pezzi e gli utensili. È previsto il monitoraggio della vita dell’utensile. Organizza anche i programmi, calcola la lavorabilità e formula report di efficienza, produttività e disponibilità dell’impianto rispondendo appieno ai principi di Industry 4.0.
Infine, è stata posta particolare attenzione alla gestione energetica dell’impianto, sfruttando acqua di sorgente disponibile nel luogo di installazione. Un sistema a scambiatori di calore aria-acqua consente il raffreddamento di tutte le unità che sviluppano calore all’interno dei centri di lavoro, dal mandrino alla tavola girevole, dalla testa tilting agli armadi elettrici, al liquido refrigerante. Un’ulteriore caratteristica che si aggiunge a quelle di affidabilità, efficienza, precisione, flessibilità e personalizzazione che hanno spinto MTU Aero Engines a proseguire la collaborazione con MCM.
Applicazione di testine speciali con cambio utensili.
FOCUS2: IN MOSTRA ALLA EMO 2019
MCM a EMO Hannover 2019 (Padiglione 13 - Stand C14) presenta un centro di lavoro multitasking della serie Tank-G. Sulla macchina sono presenti dotazioni tecniche che consentono operazioni di fresatura, tornitura e rettifica senza la movimentazione del pezzo. Cambio teste automatico e ravvivatura mola sono alcune delle innovative funzioni visibili dal vivo.
L’impianto esposto fa parte di un FMS installato presso MTU, costruttore tedesco di motori aeronautici tra i più importanti a livello mondiale, che collabora con MCM dal 2007. Grazie alla collaborazione con clienti operanti in settori ad alto contenuto tecnologico, MCM ha ulteriormente sviluppato la gestione dei dati macchina, integrando la nuova piattaforma “FlightRecorder” che provvede alla registrazione, sviluppo e analisi dei dati provenienti dai sensori. Maschere indicative e personalizzate consentono analisi predittive per la gestione della manutenzione e il mantenimento dell’efficienza e della precisione produttiva.
Oltre a disporre di un’offerta completa, centri di lavoro, automazione anche con integrazione di differenti tecnologie di processo, MCM è in grado di realizzare soluzioni complete e personalizzate per le necessità produttive del cliente. ©TECN’È
480 utensili Capto C6 per ogni macchina.
