Kern Microtechnik ha integrato nel proprio processo produttivo Robotizzata. I quattro centri di lavorazione chiusi raggiungono singolarmente un utilizzo massimo di oltre il 94%. Foto: ©Kern Microtechnik GmbH
Per utilizzare in modo ottimale i propri centri di lavorazione, l’azienda tedesca Kern Microtechnik GmbH si affida a un’automazione innovativa. Ne è un esempio l’isola dotata di quattro macchine del marchio, potenziata grazie a un robot e a un PLS.
di Carlo Martelli
La massima precisione è da sempre il maggiore punto di forza dell’azienda bavarese Kern Microtechnik , specializzata nella produzione di componenti complessi ad alta precisione. Non c’è quindi da stupirsi se i centri di produzione di ingegneria meccanica dello stabilimento di Eschenlohe abbiano gettato le basi anche per quelli di Murnau.
Oltre alle macchine innovative, però, per il Direttore Sebastian Wühr è fondamentale anche un altro fattore: “Abbiamo bisogno di dipendenti adeguatamente formati, che lavorino insieme ai nostri clienti per sviluppare le migliori strategie di produzione possibili. In questo modo, possiamo analizzare i processi già durante la fase di prototipazione e trasferirli senza problemi alla produzione in serie”.
Purtroppo, il numero di lavoratori qualificati a disposizione sul mercato del lavoro è limitato e, per questo, durante una riunione strategica è nata l’idea di collegare quattro centri di lavorazione Kern a un robot, in modo da automatizzare ulteriormente la produzione. Patrick Ginzel, Direttore del reparto di Gestione Tecnologica, che ha preso in carico il progetto, spiega: “Avevamo bisogno di un supporto esterno per l’automazione, e perciò abbiamo confrontato diversi fornitori di servizi esterni. La scelta è ricaduta su GF Machining Solutions GmbH, un’azienda dal grande know-how nel campo dell’automazione e delle soluzioni modulari”.
Patrick Ginzel, Direttore del reparto di Gestione Tecnologica, e Sebastian Wühr, Direttore di Kern Microtechnik, sono convinti della loro cella robotica. Grazie a questa innovazione hanno ottenuto un aumento a due cifre della produttività rispetto a quattro centri di lavorazione autonomi.
NELLE GIUSTE MANI
I turni di notte e del sabato dell’intera cella di produzione vengono eseguiti senza presidio e l’alimentazione degli utensili avviene tramite sistemi di pallet. Per questo, la sua complessa gestione è stata affidata al sistema di controllo processo (PLS) “WorkShopManager” di GF Machining Solutions.
Quanto al robot, la scelta è ricaduta su un braccio snodato FANUC, che dispone di una lunghezza di oltre 3 m. Robotizzata – questo il nome della soluzione – deve produrre in un’ora componenti di ottima qualità, con precisione micrometrica e superfici nell’ordine dei nanometri.
“Poiché deve occuparsi di quattro centri di lavorazione – due Kern Micro e due Kern Evo – la portata è molto importante. Siamo dotati di due magazzini per pezzi rotanti, che, in collegamento con le celle, dispongono di 250 posti pallet. È qui che i pallet, contrassegnati con chip RFID, vengono conservati insieme ai pezzi grezzi per la produzione rimasta in sospeso”, chiarisce Ginzel.
La complessa gestione della cella di produzione è affidata al PLS “WorkShopManager” di GF Machining Solutions. Il sistema controlla anche un robot a braccio snodato FANUC che carica e scarica i componenti in tutti e quattro i centri di lavorazione.
PRODUZIONE MASSIMIZZATA
Tutti e quattro i centri di lavorazione sono sempre preparati per diversi componenti. Pertanto, all’interno di WorkShopManager viene depositato un numero corrispondente di programmi CNC e le relative date di produzione, installato un maggior numero di utensili e il magazzino di pezzi rotanti viene dotato di semilavorati per tutti i componenti preparati. In questo modo, l’eventuale rottura di un utensile non rallenta il sistema, poiché il PLS riconosce il problema e passa prontamente al secondo componente sulla macchina corrispondente. Un aspetto particolarmente importante durante i turni che non prevedono la supervisione umana. In realtà, le macchine riconoscono il guasto di un utensile anche senza l’ausilio di WorkShopManager, ma interrompono il processo di lavorazione solo finché l’intervento umano non risolve il problema.
Non da ultimo, grazie alla strategia a controllo digitale recentemente implementata, il tempo di funzionamento delle quattro macchine utensili nella nuova cella robotica ammonta a oltre 90 ore per giorno lavorativo: un dato molto importante, considerando che, teoricamente, 96 ore corrispondono a un utilizzo medio per centro di lavorazione superiore al 94%.
Un ulteriore vantaggio, sottolineato dal Direttore Sebastian Wühr, consiste nel minor impiego di manodopera per il funzionamento affidabile della cella robotica: “Normalmente, abbiamo bisogno di un operatore specializzato alla volta per far funzionare la nostra macchina utensile ad alta precisione. Tuttavia, poiché attualmente è molto difficile trovare manodopera adeguatamente qualificata, la cella rende tutto più semplice”. Queste parole sono confermate anche da Patrick Ginzel, che aggiunge: “Il contatto con il PLS è facilitato dal touchscreen e da informazioni testuali semplici. Per questo motivo, è sufficiente far funzionare la cella robotica con un operatore qualificato e uno o due operatori ausiliari supplementari”.
WorkShopManager facilita l’accesso alla cella robotica grazie al touchscreen e a informazioni testuali semplici. Pertanto, la cella robotica necessita soltanto di un operatore qualificato e di due operatori supplementari.
RIQUALIFICARE LA MANODOPERA
Con Robotizzata, l’azienda tedesca ha trovato il modo di reimpiegare le preziose energie della manodopera qualificata in altri modi utili. Assumendo il controllo della cella, infatti, l’operatore specializzato può svolgere compiti complessi, come l’impostazione di nuovi prodotti e l’analisi della vita utile degli utensili. Inoltre, l’operatore a supporto ha la facoltà di: eliminare eventuali guasti, ottimizzare i processi, organizzare l’inserimento degli ordini, rifornire i componenti grezzi, cambiare gli utensili che, secondo il PLS, sono giunti a fine ciclo e, infine, misurare i componenti prodotti in base a un piano di collaudo. Alla fine della lavorazione, tali componenti vengono portati – sempre dall’operatore – alla stazione di pulitura.
È ora chiaro quanto gli ingegneri Kern Patrick Ginzel e Sebastian Wühr si aspettavano sin dall’inizio: l’investimento nella cella robotica è stato ampiamente ripagato. Kern è riuscita a ridurre significativamente i tempi di fermo e a ottenere un aumento a due cifre della produttività rispetto a quattro centri di lavorazione autonomi. Ginzel precisa: “Anche se non ci siamo ancora arrivati, siamo già molto vicini al nostro obiettivo del 30%”.
Allo stesso tempo, il Direttore del reparto di Gestione Tecnologica pensa già al futuro e vede ulteriori potenzialità da sfruttare. Poiché la produzione con utensili e parametri di taglio corretti è di fondamentale importanza e “appartiene alle competenze di Kern”, Patrick Ginzel spiega che: “Gran parte del nostro know-how è confluito in Robotizzata. Ora stiamo ricevendo molte informazioni sugli utensili, soprattutto riguardo la loro durata e stabilità”. Una volta integrata nel sistema di controllo del processo, la gestione degli utensili potrà essere adattata e organizzata ancora meglio per ogni singolo ordine. Ginzel è sicuro: “Questo aspetto aumenterà ulteriormente la produttività dei nostri impianti”. ©TECNeLaB
All’interno di Robotizzata Kern sono integrati quattro centri di lavorazione, due Kern Micro e due Kern Evo. Producono in un’ora componenti di ottima qualità con precisione micrometrica e superfici nell’ordine dei nanometri.