20 luglio 2023
Elevata capacità di processo nello stampaggio a iniezione di materie plastiche
Le due macchine di misura a coordinate (CMM) CNC che Alltrista Plastics utilizzava 24 ore su 24, 7 giorni su 7, da oltre 10 anni nello stabilimento di Christchurch, nel Regno Unito, erano diventate inefficienti. L'accuratezza e la ripetibilità della tastatura erano compromesse dall'usura delle macchine. Il software a volte si bloccava, con il rischio di collisioni fisiche, danni alla sonda e forse anche al componente soggetto a controllo. Poiché le parti e gli assemblaggi medicali in plastica prodotti erano diventati più complessi nel tempo, in un ciclo di ispezione era spesso richiesto uno stilo angolato, per cui l'operatore doveva scegliere tra una mezza dozzina di configurazioni di sonde preimpostate, montarne una manualmente e calibrarla. Inoltre, l'operatore doveva scegliere tra diversi programmi sullo schermo di un computer per identificare e caricare quello corretto.
L'intero processo è stato semplificato e automatizzato con l'installazione di due nuove CMM Altera S 10.7.6 prodotte da LK Metrology a Castle Donington, Regno Unito. È stato inoltre fornito il software di scansione e reportistica a 3 assi CAMIO del fornitore, unitamente a una testa motorizzata Renishaw SP25M tastatore di scansione e PH10M indexata . Si tratta in effetti di due sensori in uno, che consentono la scansione tattile a percorso continuo e la tastatura di punti discreti. Insieme a una piastra a matrice Renishaw che consente di posizionare con precisione i particolari da ispezionare, il sistema ha consentito di migliorare notevolmente la produttività metrologica, facilitando il fissaggio dei campioni, velocizzando i cicli di misura e eliminando la necessità d'intervento umano e il conseguente rischio di errori. Non sarebbe stato possibile installare a posteriori la capacità di scansione sulle vecchie macchine di misura, poiché i costi sarebbero stati proibitivi e in ogni caso le macchine stavano diventando obsolete.
Peter Makosa, responsabile della qualità di Alltrista, ha dichiarato: "Ho utilizzato le CMM LK per diversi anni quando lavoravo per un produttore aerospaziale, che ne aveva standardizzato l'uso. Quando Alltrista ha deciso di aggiornare la propria sala qualità, abbiamo contattato quattro potenziali fornitori di macchine, compreso il fornitore storico. La risposta di LK è stata di gran lunga più completa e vicina alle nostre esigenze.
"Ha effettuato una dimostrazione online su uno dei nostri pezzi e un'altra prova quando abbiamo visitato Castle Donington. È stata l'unica azienda ad avviare un'indagine completa in loco presso il nostro stabilimento per verificare la fattibilità dell'installazione della macchina.
"Sulla base delle misure rilevate, tenendo presente che le macchine LK sono più alte delle nostre precedenti CMM, il produttore si è offerto di ridurre l'altezza dei modelli Altera S durante la loro costruzione, in modo che potessero passare comodamente attraverso le nostre porte e nella nostra sala di ispezione ristrutturata.
"Ciò che alla fine ci ha fatto decidere di optare per questo fornitore sono stati il prezzo vantaggioso dell'apparecchiatura, i tecnici competenti che si sono occupati di noi durante l'intero processo di vendita e la reputazione dell'azienda per il buon servizio post-vendita."
Il sito di Christchurch è una delle cinque sedi produttive di Alltrista, che si distingue per essere la prima struttura del gruppo Jadex ad essere alimentata interamente da energia elettrica rinnovabile. L'azienda, accreditata ISO13485, è specializzata nello stampaggio a iniezione di plastica di dispositivi come i sistemi di somministrazione di farmaci e di imballaggi come i blister delle lenti a contatto, per l'industria medicale, farmaceutica e nutraceutica. Le macchine per lo stampaggio a iniezione sono ospitate principalmente in una camera bianca di classe 7 e due di classe 8. I dispositivi medici stanno aumentando in proporzione al fatturato, alla varietà e al volume di produzione, passando negli ultimi dieci anni dal 30 al 50% della produzione e continuando a crescere. Un'altra tendenza è quella di ottenere tolleranze di disegno sempre più ristrette sui prodotti di nuova concezione e requisiti GD&T (dimensionamento e tolleranza geometrica) più severi.
Un rigoroso processo di convalida è alla base della produzione di tutti i prodotti nello stabilimento di Christchurch. In genere, all'inizio di una nuova produzione, vengono eseguiti e controllati 30 campioni contenenti, ad esempio, 15 componenti ciascuno; i clienti richiedono una capacità di processo di almeno Cpk 1,33 e spesso 1,67 o 2 (sei sigma). Le tolleranze sono in genere piuttosto aperte sui prodotti in plastica, normalmente comprese tra 50 e 100 micron, ma qualsiasi imprecisione di misura è inauspicabile, in quanto consumerebbe parte della banda di tolleranza. Ancora più importante per la convalida è un alto livello di ripetibilità.
Anche Alltrista aveva bisogno di più dati per comprendere meglio alcune caratteristiche degli stampi, come la planarità delle facce di tenuta, i profili a forma libera e gli smussi. L'uso di tastatore di scansione di Renishaw ha permesso di ottenere un ordine di grandezza maggiore di informazioni da trasmettere al reparto di produzione per la messa a punto degli utensili e della produzione. Inoltre, i rapporti sono molto più ricchi e consentono ai clienti di comprendere in modo più dettagliato la produzione che viene eseguita per loro conto. Inoltre, il layout dei report è molto migliorato: i precedenti fogli di calcolo Excel aperti sono stati sostituiti da PDF bloccati generati in CAMIO. I report includono un confronto tra parti e CAD codificato a colori che mostra la conformità del prodotto, con tutti i dati di accompagnamento, il logo Alltrista, la data e l'ora.
Quando sono state installate le CMM, LK ha scritto i programmi principali per l'ispezione dei componenti per quattro importanti clienti Alltrista e ha anche ideato un cruscotto per PC in modo che l'intero processo sia guidato da un menu. La prima schermata mostra un'icona per ogni cliente che, una volta cliccata, rivela tutti i pezzi stampati a iniezione per quell'azienda. Facendo clic sull'icona appropriata, il programma viene automaticamente inviato alla CMM, dove l'operatore digita il proprio nome, se è necessario un rapporto di ispezione standard o del primo articolo e fa clic su start.
Prima di poter eseguire il programma, tuttavia, è necessario collocare una serie di componenti in una posizione nota sul sito piano in granito. Per facilitare e velocizzare la procedura, LK ha fornito una piastra matrice Renishaw con ogni Altera S 10.7.6. Senza alcun costo aggiuntivo, sono stati praticati dei fori per i bulloni di ancoraggio nel granito a centri non standard, in modo che le piastre potessero essere fissate dal basso, evitando che i morsetti di fissaggio sporgessero dalla superficie del tavolo. Sullo schermo della schermata iniziale, accanto al relativo programma di ispezione, è inclusa una SOP (procedura operativa standard) che indica all'operatore la posizione esatta della griglia numerata di fori sulla piastra della matrice che il lotto di campioni fissi deve occupare.
Sebbene non si possa eliminare del tutto la possibilità dell'errore umano, questo sistema di posizionamento corretto e accurato dei componenti, abbinato al sistema CAMIO di LK per l'inserimento dei programmi, l'ispezione CNC e la creazione di rapporti automatici, lo rende molto meno probabile. Avendo utilizzato il nuovo processo di controllo qualità dal marzo 2022, il signor Makosa lo descrive come "infallibile".
I controllori Altera S e software CAMIO sono stati forniti per accettare in futuro l'input di dati da un sensore di scansione laser, nel caso in cui Alltrista decida che la crescente complessità dei suoi dispositivi in plastica richieda questo ulteriore aggiornamento. Per il momento, tuttavia, la scansione tattile e la tastatura, anche con uno stilo a più punte per accedere alla parte inferiore dei componenti senza dover cambiare la sonda, offrono capacità sufficienti.
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