Macchine CNC: scopriamo insieme i vantaggi derivanti dalla fabbrica ottimizzata

I processi di manufacturing si dividono in due macrocategorie principali, processi manifatturieri additivi e processi sottrattivi.

I processi additivi non sono altro che processi che comportano l’accorpamento di più strati di materiale, mentre i processi sottrattivi come il taglio, la tornitura o la fresatura comportano l’amozione di materiale da un blocco più grande e possono essere svolti con macchine a controllo numerico o anche dette macchine CNC.

La produzione sottrattiva, che vede nel taglio, tornitura o fresatura degli esempi classici, tende ad avere diversi vantaggi.

I semilavorati sono dotati per esempio di aspetto decisamente più finito, richiedendo meno lavorazioni di finitura se non nessuna come in molti casi. Inoltre, per la natura stessa della lavorazione, partendo da un blocco grezzo solido, i semilavorati riscontrano meno porosità, problemi che al contrario sono spesso presenti nei processi additivi. Un altro aspetto dovuto alla natura stessa di questi processi è la caratteristica dei materiali, che sono di costo inferiore, come il metallo, il legno o la pietra. La lavorazione con macchine CNC si avvale della programmazione computerizzata per controllare il funzionamento delle macchine utensili, le quali rimuovono il materiale in eccesso dal blocco o billetta d’origine, per produrre il semilavorato desiderato. E’ un sistema produttivo conveniente per la fabbricazione di grossi volumi al contrario del processo additivo che diventa conveniente in produzione di assiemi complessi e di minore quantità.

Automazione e industria 4.0

Spesso si pensa erroneamente che l’automazione e quindi le macchine a controllo numerico siano una novità dell’industria 4.0. Capita spesso di imbattersi in enti, fiere o eventi di qualsiasi genere indirizzati a fare formazione sui contenuti del piano nazionale che confondono l’automazione con la produzione digitale.

Automazione e produzione digitale sono, in effetti, due argomenti strettamente legati tra loro, ma che devono indicare, specie negli ultimi anni, due logiche di produzione differenti. Per automazione si intende tutto quello che viene da Alan Turing e l’invenzione dei calcolatori nel dopoguerra, anche la produzione digitale è una forma stessa di automazione. Con quest’ultima però, si intende un modello ancora più flessibile favorito oggi, dagli incredibili passi in avanti fatti dall’informatica.

Con la produzione digitale, infatti, e l’intelligenza artificiale, le aziende sono oggi capaci di poter eliminare costi non ricorrenti che prima sarebbe stato impossibile ammortizzare se non con grandi volumi di produzione  in serie.

Oggi, invece, la produzione in serie non è più sempre strettamente necessaria, sia per via di un cambio di direzione della clientela (sempre più votata alla customizzazione) sia per la sparizione dei problemi dei costi non ricorrenti legata al passato.

Oggi queste aziende sono capaci di automatizzare i processi produttivi di un numero molto maggiore di pezzi. Il risultato di questa automazione è che in molti casi i produttori digitali possono produrre piccole quantità di pezzi lavorati con macchine CNC a prezzi di gran lunga più ragionevoli di quanto avvenisse in passato.

Piano di produzione e macchine CNC: cosa c’è da sapere

Quando viene lanciato un piano di produzione, gli elaboratori elettronici analizzano i disegni esecutivi 3D mandati in officina. Questi speciali calcolatori ricercano anche aspetti che potrebbero impedire la corretta formazione del pezzo; per esempio, analizzano i progetti per verificare che non includano sottosquadri impossibili da lavorare a macchina. Naturalmente, l’analisi prende in considerazione anche altri problemi. A seconda della geometria che si desidera imprimere al pezzo e se questo necessita di essere fissato e di muoversi contro un utensile.

La lavorazione a macchina offre una soluzione di produzione digitale affidabile ma, come in tutti i processi di produzione, vi sono alcuni aspetti da considerare per quanto riguarda la progettualità. Queste considerazioni agevolano la progettazione consentendo di ottenere i migliori pezzi possibili.

È facile concentrarsi sugli elementi e sulle forme di base di un componente quando si pensa di realizzarlo con processi di fabbricazione digitale. Tuttavia, quando si intende utilizzare la lavorazione con macchine CNC per un processo di produzione digitale, occorre considerare anche alcuni dettagli come, l’attenzione ai fori filettati, alla tipologia di materiale e alla finitura.

Questi sono tre esempi di specifiche tecniche che vanno prese sempre in analisi quando si tratta di produzione a prescindere che essa sia digitale o meno.

I fori filettati ad esempio rappresentano una criticità, specie quando una parte ne possiede molteplici. Questi, soprattutto se previsti in zone nascoste dell’oggetto, possono richiedere una doppia lavorazione, forzando l’operatore a rimuovere il semilavorato dal macchinario una volta forato per poi filettarlo.

Un tornio moderno, purchè il foro si trovi o sull’asse parallelo o perpendicolare al suo asse di lavoro lungo la parte, è capace sia di forare sia di fresare, permettendo sprechi di tempo derivanti dall’interruzione della procedura di foratura per inserire poi in filettatrice, come citato sopra.

Altri dettagli da tenere in considerazione sono ovviamente legati alla durezza dei materiale, divisi in duri (acciaio), morbidi (alluminio, ottone) e plastici e alle loro relative finiture.

Nel caso dell’acciaio, ad esempio queste sono diverse e comportano il miglioramento di caratteristiche meccaniche del pezzo, come la durezza nel caso della temperatura, processo di indurimento ottenuto raffreddando bruscamente il metallo dopo averlo portato a temperature di austenizzazione e quindi altissime, oppure il rinvenimento, processo di indurimento ottenuto sempre per raffreddamento, ma a partire da temperature immediatamente più basse del punto critico A1.

In definitiva è importante concludere definendo le macchine CNC, come  macchine a controllo numerico nonchè  strumentazioni programmabili, precise e affidabili che offrono la possibilità di ottimizzare ogni genere di produzione.