AMB 2020, la sostenibilità va a braccetto con l’efficienza

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A fronte di una crescente consapevolezza della sostenibilità e delle crescenti esigenze in materia di protezione del clima, un numero sempre maggiore di aziende del settore dell’industria meccanica e della lavorazione dei metalli ha iniziato la scalata all’albero dell’efficienza e della sostenibilità e sta esaminando dove è possibile raccogliere ulteriori potenzialità di ottimizzazione. Anche molti espositori di AMB 2020 si interrogano su come si possa dare un ulteriore contributo significativo nell’ottica di un’economia sostenibile.

In qualità di produttore di mezzi di serraggio, Hainbuch si concentra soprattutto sulla durata quando si tratta di conservazione delle risorse: “Molti prodotti sul mercato finiscono direttamente nella spazzatura dopo essersi consumati”, afferma Stefan Nitsche, responsabile del Product Management di Hainbuch. Per questo motivo è una priorità nella nostra azienda garantire una durata estremamente lunga dei prodotti, che vada oltre la naturale usura dei singoli componenti. A tal fine, Hainbuch offre ai suoi clienti manutenzione e ispezioni regolari. In tali occasioni, ad esempio, gli elementi di serraggio a contatto con i pezzi vengono post-vulcanizzati, le eventuali irregolarità livellate e i punti soggetti a usura vengono rivestiti di nuovo. I costi per la riparazione sono una piccolissima parte rispetto ai costi di acquisto di un nuovo prodotto. Dunque un win-win-deal per tutti, per l’ambiente e l’industria.

Secondo Nitsche, anche gli stessi utenti potrebbero contribuire alla longevità dei loro dispositivi di serraggio attraverso la manutenzione preventiva: “Idealmente, le macchine dovrebbero essere fermate brevemente una volta al giorno per liberarle da trucioli e sporcizia. Il problema è che molti clienti non possono permetterselo perché devono produrre grandi quantità.”

Un motivo importante per visitare una AMB è quello di rendere le aziende sostenibili sotto il profilo economico procurando le tecnologie ottimali dal giusto produttore. Per molti utenti, la redditività dell’azienda ha ancora la massima priorità, conferma Nitsche. Ciò è dovuto principalmente alla sempre maggiore pressione competitiva, riferisce dalla sua esperienza. Il compito dell’industria degli utensili è quindi quello di coniugare sostenibilità ed efficienza per i clienti. A tal fine, Hainbuch offre agli utenti un sistema modulare con il quale le macchine utensili possono essere adattate a diversi ordini di produzione senza costi aggiuntivi: così, per le diverse geometrie del pezzo non è più necessario sostituire l’intero mezzo di serraggio, ma solo inserire in esso il corrispondente adattatore. Questo fa una grande differenza, soprattutto per le ditte di lavorazioni conto terzi. Qui le aziende produttrici cambiano spesso più volte al giorno i loro dispositivi di serraggio per lavorare diversi componenti. Quando si cambiano interi dispositivi di bloccaggio, un tale processo di cambio richiede dai 20 ai 30 minuti, con il sistema modulare ne occorrono solo uno o due. “Grazie alle nostre interfacce a cambio rapido, i nostri clienti possono effettuare il cambio così rapidamente da riuscire a risparmiare intere macchine grazie al tempo di attrezzaggio risparmiato”, spiega Nitsche. Questo a sua volta è tanto più importante anche in termini di sostenibilità.

Un aspetto importante della sostenibilità è quello di mettere costantemente alla prova i propri prodotti e processi di produzione. Un aspetto importante, soprattutto nel campo dell’industria meccanica, è anche quello di consentire all’utilizzatore di macchine e impianti di produrre in modo più efficiente e nel rispetto dell’ambiente. A tale scopo i visitatori dell’AMB fanno un uso intensivo del programma di contorno, ma sfidano anche gli espositori in discussioni personali direttamente presso i loro stand. “I nostri clienti stanno già cercando di produrre componenti nel modo più rispettoso delle risorse. In qualità di produttori di macchine utensili, li sosteniamo in questo processo concentrando il maggior numero possibile di fasi di lavorazione diverse in un’unica macchina”, afferma Olaf Furtmeier, Direttore Generale di Burkhardt+Weber. Ancora oggi non è raro, ad esempio, che un componente con nove operazioni di attrezzaggio venga prodotto su quattro macchine diverse: tornitura, lavorazione cubica, dentatura e rettifica. “Quando queste fasi vengono eseguite in tre operazioni di attrezzaggio e in una sola macchina, l’intero processo diventa più efficiente. E impediamo anche il cosiddetto turismo dei pezzi”, sottolinea.

Anche i tempi di consegna e il rischio si ridurrebbero se un componente fosse lavorato con una sola operazione di bloccaggio. “L’impronta ecologica viene migliorata risparmiando risorse, energia, tempo e spazio. Per raggiungere questo obiettivo, la sfida per noi, costruttori di macchine, è che dobbiamo affrontare metodi di lavorazione che prima ci erano piuttosto estranei, come la rettifica o la dentatura”, dice Furtmeier, descrivendo gli sforzi necessari. Ciò è tanto più vero in quanto le altre possibilità sono state in gran parte esaurite. Parola chiave efficienza energetica: “Per impostare in modo ottimale le nostre macchine in questo senso, utilizziamo già da tempo i corrispondenti pacchetti di azionamento e controllo efficienti del nostro fornitore Siemens per l’impiego nelle nostre macchine utensili. Con questo l’argomento è abbastanza esaurito”

Un aspetto della sostenibilità dal punto di vista dei costruttori di macchine utensili, che i visitatori di AMB possono sperimentare in prima persona, è la strategia: “Costruiamo macchine per lavorazioni pesanti. I nostri clienti hanno l’esigenza di lavorare con asportazione di truciolo componenti molto grandi, con grande precisione e per un lungo periodo di tempo”, afferma Furtmeier. “Non è raro che macchine vecchie di 25 anni lavorino ancora oggi con la stessa precisione. Questo perché i nostri ingegneri progettano senza compromessi le macchine per la lavorazione pesante”, afferma Furtmeier. Altri produttori preferirebbero seguire l’approccio dell’alta flessibilità, cioè produrre macchine che possono essere utilizzate in modo molto flessibile, dalla lavorazione del metallo leggero con elevate velocità del mandrino ed elevate accelerazioni fino ai componenti pesanti. “Noi non ambiamo a fare entrambe le cose, ma ci concentriamo sulle lavorazioni pesanti e di conseguenza progettiamo parametri decisivi come il dimensionamento meccanico. Questo è ciò che rende le nostre macchine così durevoli – un aspetto importante della sostenibilità a mio avviso”, spiega Furtmeier.

“Abbiamo anche notato che la tecnologia degli utensili o della lavorazione è spesso molto più avanzata della macchina su cui vengono utilizzati”, aggiunge Furtmeier. Di conseguenza, in molti casi, le opzioni performanti degli utensili moderni non possono essere richiamate affatto. “Con noi è proprio il contrario: portiamo gli strumenti al limite. Prendiamo ad esempio la lavorazione del titanio per componenti di aerei: qui siamo stati in grado di aumentare le prestazioni fino al 30%. Una macchina che si presume più costosa si ripaga da sola e protegge l’ambiente perché può essere utilizzata più a lungo, ha una profondità di prestazioni più elevata e la precisione è garantita per molti anni”, afferma. La sostenibilità ha anche molto a che fare con l’ottenere il massimo dall’intero processo. In questo modo si risparmiano risorse come macchine, tempo di lavoro, spazio, energia e materie prime.

Il risparmio di materie prime nella lavorazione dei pezzi, invece, è piuttosto da considerare come principio di buona tecnica. Secondo Gerhard Knienieder, Direttore Generale del produttore di utensili Emuge, con sede in Franconia, la tendenza verso una “near net shape” nel processo di lavorazione è in atto già da alcuni anni: anche prima della lavorazione, i pezzi vengono adattati alla forma del componente finito per ridurre il più possibile il sovrametallo per la lavorazione. Più il pezzo grezzo è vicino al componente finito, più velocemente il lavoro viene eseguito e, come ulteriore vantaggio, ci sono meno scarti di trucioli in produzione. Di conseguenza, l’operazione di sgrossatura durante la fresatura, ad esempio, si riduce, mentre acquista importanza l’operazione di finitura.

Anche il riciclaggio dei rifiuti è da tempo una pratica consolidata nel settore della lavorazione dei metalli. I trucioli di metallo e gli altri rifiuti di produzione vengono raccolti dalle aziende produttrici stesse o da aziende specializzate nel riciclaggio e ricondotti all’estrazione del metallo grezzo. Secondo Knienieder, si tratta di un processo importante e comune, soprattutto nel caso di metalli preziosi contenenti cobalto e tungsteno, utilizzati anche in Emuge nella fabbricazione di utensili.

Un’altra tendenza nell’ottica della sostenibilità nel settore della lavorazione dei metalli, su cui molti visitatori della AMB si informano: invece di grandi quantità di refrigeranti e di altri lubrificanti, ci si orienta sempre più verso la lubrificazione in quantità minima: “Per la lavorazione basta solo un filo d’olio, cosa che naturalmente è estremamente efficiente sotto il profilo delle risorse”, dice Knienieder. Questa tecnologia viene già utilizzata nella produzione in serie soprattutto nell’industria automobilistica. Ora è compito dei produttori di utensili preparare sempre di più utensili per questo tipo di utilizzo. Knienieder vede il maggiore potenziale di risparmio energetico durante la produzione: “Dobbiamo fare in modo che in produzione venga utilizzata meno energia. Non solo per evitare CO2, ma anche per interesse personale in termini di risparmio sui costi” Anche la digitalizzazione aiuta a sviluppare processi con il minor apporto di energia possibile. Ciononostante nel lungo periodo è essenziale che le aziende esaminino l’intera catena di produzione e di fornitura nell’ottica della sostenibilità. In futuro, ad esempio, la sua azienda dovrà rivolgersi anche ai fornitori per farsi un’idea dell’impronta di carbonio dell’acciaio grezzo che acquista: “Tra qualche anno dovremo essere in grado di dimostrare qual è l’impronta di carbonio dei nostri singoli prodotti. È quindi importante non solo documentare il consumo di energia, ma anche ripartirlo. E naturalmente continuare a ridurre le emissioni a lungo termine”

Non solo per gli effetti della trasparenza, molti osservatori vedono una grande opportunità nella digitalizzazione del processo di produzione in considerazione delle sue molte potenzialità. Vale la pena di guardare le novità in questo settore durante la visita alla AMB: “Recentemente ci siamo riposizionati con il nostro sistema CAM Esprit per le macchine CNC. Un aspetto chiave in questo caso era la questione della sostenibilità”, dice Kai Lehmann, Sales and Channel Manager di DP Technology. In considerazione della crescente carenza di personale qualificato, il software per la programmazione di una macchina utensile deve essere innanzitutto facile da usare. L’obiettivo deve essere quello di arrivare al prodotto finito sulla macchina in modo semplice e veloce. “Abbiamo integrato nel software una grande quantità di conoscenze per rendere la preparazione del processo di lavorazione sostenibile in termini di programmazione. Un aspetto importante è che abbiamo raggiunto un alto grado di riproducibilità”, afferma Lehmann. Se più pezzi lavorati sono buoni perché la ripetibilità dei processi è migliorata, ciò ha un effetto diretto sulla conservazione delle risorse.

Anche in questo caso la flessibilità gioca un ruolo decisivo: “Utilizzando elementi di intelligenza artificiale, abbiamo aumentato le performance. Maggior sfruttamento delle macchine e minor tempo per adattarle alle commesse, anche questo ha un effetto positivo sull’ambiente”, dice Lehmann. Questo risultato è stato ottenuto facendo reagire più rapidamente il software ai cambiamenti. Ad esempio, un ordine di lavorazione, che è stato originariamente progettato per un sistema di controllo Siemens, può essere prodotto rapidamente anche su una Heidenhain, oppure una lavorazione, che è stata progettata su una fresatrice, può essere eseguita in pochi step su un tornio/fresatrice.

È difficile quantificare l’influenza concreta che ha, sull’aspetto della sostenibilità, la risoluzione di molte delle classiche sfide nella lavorazione dei metalli. È chiaro che la conservazione degli utensili e i percorsi efficienti in termini di tempo ed energia hanno un impatto crescente sull’equilibrio complessivo: “Basta prendere l’ottimizzazione della penetrazione dell’utensile.

Qui il software suggerisce procedure che sono calcolate in modo così complesso da non poter più essere eseguite da persone con programmazione manuale sul sistema di controllo. Tra le altre cose, questo previene gli urti o i picchi di sollecitazione sull’utensile, ottenendo così una formazione uniforme dei trucioli ad alte velocità di lavorazione”, dice Lehmann.

Oltre agli aspetti della preparazione del lavoro e della singola macchina, l’esperienza di Lehmann dimostra che esiste anche un certo potenziale di ottimizzazione quando si considera l’intero parco macchine e il suo funzionamento. “Quando parliamo con gli utenti, vediamo che ognuno è ad un diverso livello tecnologico. Anche se molti hanno già in mente dei miglioramenti, tuttavia non riescono a stare al passo con la tecnologia in rapida evoluzione e a tenere d’occhio tutte le opzioni”, afferma. Un esempio sono le considerazioni per migliorare l’efficienza complessiva dell’impianto. Anche con analisi non troppo approfondite dei tipi di macchine, del livello di utilizzo, del funzionamento su turni, dei tempi di attrezzaggio e dei tempi di manutenzione, emergono spunti per ridurre i tempi di fermo macchina. “Ciò che è buono per il ROI è in questo caso anche sostenibile”, conclude.

È chiaro che gli sforzi devono essere intensificati di fronte alle sfide poste dal cambiamento climatico. Dal punto di vista di un fornitore di CAD/CAM, Lehmann vede la strada già tracciata: per raggiungere un maggiore potenziale in termini di sostenibilità in futuro, deve cambiare radicalmente il rapporto tra fornitore di software e utente. “Molte piccole aziende non riescono più a stare al passo con i salti tecnologici. Allo stesso tempo, dobbiamo riuscire ad entrare più individualmente e più profondamente nell’analisi e nell’ottimizzazione delle aziende. In futuro ci vedo più come partner tecnologici che come fornitori. Allora anche gli aspetti della sostenibilità possono essere affrontati meglio”, guarda al futuro e identifica così una tendenza che interessa l’intero settore.

Il Digital Way alla AMB 2020 mostra anche come la digitalizzazione può essere implementata nella produzione e quali sono le soluzioni disponibili.

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