Controllo qualità dei prototipi CNC: rilevatore tridimensionale e blocchetti Jhonson

Controllo qualità e strumentazione

Tutte le nostre officine, prima di iniziare a produrre prototipi CNC, vengono sottoposte ad un audit sul controllo qualità di processo al fine di garantire i requisiti richiesti da MultiFaber.

Passato l’Audit, le officine vengono via via inserite nel database per la gestione dei macchinari disponibili, l’impegno puntuale e le capacità tecniche-fisiche per realizzare particolari di prototipi al CNC con specifiche dimensioni e tolleranze dimensionali.

Per esigenze particolari, siamo in grado di fornire anche report qualitativi ottenuti con rilevatori tridimensionali sofisticati come quello che si vede nella foto sotto.

rivelatore tridimensionale

 

Ma se questi sistemi di misura sono i più avanzati, non scordiamoci che di fronte a certe misurazioni sui prototipi CNC, come nel caso di sedi o tasche, si usano i tradizionalissimi blocchetti johnson !!

 

Utilizzo blocchetti johnson per misurazioni spessore

Utilizzo blocchetti johnson per misurazioni spessore – metodo passa non passa

Fresatura prototipi CNC in ALL 6082 ANODIZZATI

Lavorazione CNC con MAZAK 5 assi

Prototipi CNC in ALL 6082 già anodizzati, realizzati con Mazak 5 assi e dettaglio del lato con un delicato sottosquadra circolare.

PROTOTIPI CNC 5 ASSI ALL

PROTOTIPI CNC 5 ASSI ALL 6082 ANODIZZATI

PROTOTIPI CNC 5 ASSI ALL 6082

PROTOTIPI CNC 5 ASSI ALL 6082 ANODIZZATI

Fresatura prototipi CNC in DELRIN – POM C

Lavorazione CNC su qualunque materiale plastico

Il nostro servizio di protipazione meccanica CNC rapida opera anche sulle più utilizzate materie plastiche come:

  • Poliammidi
  • Resina Acetalica (DELRIN o POM-C)
  • Arnite
  • Arnite + PTFE
  • Peek
  • PE
  • PP
  • PVC
  • PTFE
  • PMMA
  • Policarbonato
  • Poliuretano
  • Tela Bachelite

Ecco dei prototipi in POM C o resina acetalica pronti per la spedizionePROTOTIPI CNC DELRIN POM C

PROTOTIPI CNC DELRIN POM C NERO BLACK

Lavorazione CNC prototipi alluminio CROMATO

La cromatura sull’alluminio

Con il termine “cromatura” solitamente si intende il processo che conferisce all’oggetto un aspetto di colore argenteo, tipico appunto del cromo. Normalmente si associa la cromatura su materiali come l’acciaio, il ferro o l’ottone ma non solo, anche l’alluminio può essere cromato.

Il processo di cromatura

In realtà la cromatura decorativa è un deposito di cromo molto sottile (0.1 – 0.2  micron) sopra ad uno strato di nichel.  Il cromo riproduce l’aspetto della superficie sottostante di nichel. Nelle fasi iniziali i pezzi vengono puliti tramite una sequenza di passaggi: sgrassaggio con ultrasuoni, sgrassaggio con opportuni tensioattivi e sgrassaggio con adeguato passaggio di corrente.

Successivamente vengono eliminati eventuali ossidi attraverso cicli di decapaggio.

La vera e propria deposizione del metallo, avviene attraverso l’idrolisi elettrolitica: il sale del metallo sciolto nella soluzione, per effetto della corrente elettrica che viene fatta passare proprio nella soluzione, si trasforma in metallo e si deposita sul pezzo.

I particolari vengono quindi rivestiti di due tipi diversi di nichel: un nichel semilucido e un nichel lucido. Questo doppio strato conferisce elevate resistenze alla corrosione, sia in ambiente salino, sia in ambiente acido, rispetto ad un pari spessore di riporto con il solo nichel lucido.

La cromatura finale

Infine, lo strato di cromo, che oltre a conferire una precisa estetica, migliora ulteriormente la resistenza alla corrosione.

Qui sotto potete vedere la finitura superficiale di un particolare di alluminio lavorato al CNC e cromato.

alluminio CNC cromato

Reverse engineering: un caso applicativo

Un esempio di prototipo ottenuto con il reverse engineering

Nel presente articolo, vogliamo esporvi un caso applicativo di applicazione del reverse engineering tradizionale.

Avevamo già trattato, in un precedente articolo, le tecniche DSSP, per la restituzione delle matematica solida di un oggetto attraverso rilevatori laser tridimensionali.

In questo caso, essendo molto compromesso fisicamente il particolare da replicare, abbiamo adottato la tecnica tradizionale per analisi di singoli elementi. La prima fase è stata di rilevare le dimensioni dei macro elementi che compongono l’oggetto: nel nostro caso è abbastanza evidente che l’oggetto ha un cono-cilindro unito ad un disco forato e in parte dentato.

Le fasi successive sono state simili e condotte per ottenere via-via maggiori dettagli e appendici che completassero in maniera sempre più vicina alla realtà l’oggetto in 3D. Come si può vedere dalle foto che seguono, abbiamo replicato l’oggetto, semplificandolo ove era possibile per contenere anche i costi di analisi. Arrivare ad ottenere un primo solido che già contenga gli elementi principali dell’oggetto è la base per poterlo sempre più affinare e migliorare.

Infine, validato l’oggetto in 3D, siamo passati alla fase realizzativa vera e propria attraverso la stampa 3D in PLA. Come potete notare l’oggetto ottenuto doveva anche possedere delle qualità meccaniche che ben sono state soddisfatte grazie alla qualità della stampa 3D che abbiamo potuto garantire e alla prova del cliente che ha confermato la qualità del risultato ottenuto.

Lavorazioni meccaniche: importanza delle vibrazioni

Nelle lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo, le vibrazioni rappresentano un problema determinante quando si devono lavorare superfici con particolari geometrie e spessori. La fresatura in particolare, essendo una lavorazione meccanica a “taglio continuamente interrotto” (al contrario della tornitura), dove carichi e profondità di taglio variano continuamente, produce vibrazioni forzate e auto-generate. Queste ultime sono spesso causa di problemi che si riscontrano con facilità, quali superfici molto rugose e rovinate, problemi dimensionali, rottura o usura precoce utensili e forti sollecitazioni al centro. Tale aspetto diventa particolarmente critico quando si devono realizzare nuovi e pochi particolari come per la prototipazione reale rapida. Per prevenire questi effetti, le officine utilizzano dispositivi anti-vibrazione in unione con interventi ai parametri di taglio. Le tecniche di prevenzione sono diverse: vanno dall’utilizzo di idonei metodi di fissaggio del pezzo fino all’adozione di mandrini anti-vibranti, passando all’utilizzo di particolari utensili atti a garantire qualità del risultato finale, anche a scapito dell’efficienza produttiva, ma fondamentale quando si realizzano prototipi o si opera nel campo della prototipazione reale rapida.

Le lavorazioni meccaniche e come influiscono le vibrazionilavorazioni meccaniche fiat 500 lavorazione cnc

Come è noto, la presenza di vibrazioni è una delle più frequenti cause di inefficienza produttiva nelle lavorazioni meccaniche, dato che portano ad una superficie poco rifinita, scarsa precisione, minore durata dei taglienti ed intense sollecitazioni delle parti critiche della macchina. Cercando di prevenire questi effetti negativi, le officine tendono ad utilizzare costosi dispositivi anti-vibrazione e, in molti casi,  a ridurre i parametri di taglio, aumentando i costi di produzione e riducendo l’efficienza della lavorazione meccanica.

Nelle lavorazioni meccaniche con asportazione di truciolo, eliminare le vibrazioni è un fattore molto importante per migliorare i risultati. In quest’ottica, diverse sono le tecniche utilizzate, che vanno dalla modifica dei metodi di fissaggio del pezzo, con serraggi più rigidi,  fino all’ adozione di mandrini anti-vibranti, passando per una corretta selezione dei sistemi di utensileria e delle strategie di taglio. Comunque sia, se vengono rilevate vibrazioni durante il processo di taglio, la reazione è immediata e, molto spesso, il primo rimedio considerato è la riduzione dei parametri di taglio, sebbene questo approccio non affronti le cause della vibrazione, ma semplicemente tenda a mitigarne l’effetto, pur con una ricaduta negativa dell’output di produzione. E’ evidente l’importanza di assicurare un taglio stabile in un’ampia gamma di applicazioni, senza una considerevole perdita di produttività.

Nel caso della fresatura, il problema “vibrazioni” emerge ancora più chiaramente. Infatti, la fresatura può essere vista come una lavorazione a taglio “continuamente interrotto“, dove carichi e profondità di taglio sono modificati di continuo, dunque fonte di vibrazioni forzate e auto-generate. In casi estremi, le vibrazioni autoindotte possono generare il fenomeno della risonanza armonica del sistema macchina-utensile-pezzo, fenomeno estremamente pericoloso ed insidioso. Da qui, è evidente la particolare importanza rivestita della prevenzione delle vibrazioni in fresatura.

 

 

Stampa 3D e prototipazione rapida reale: prospettive future

Stampa 3D e prototipazione rapida hanno imposto e stanno imponendo un ritmo di sviluppo e un livello di prestazioni elevatissimo. Non però limitato solamente alla stampa 3D: soluzioni disponibili oggi nel settore della prototipazione rapida meccanica con tecniche tradizionali sono progredite enormemente. Tra le lavorazioni ad asportazione di truciolo, la fresatura è sicuramente tra quelle più versatili: la polivalenza e l’efficacia di applicazione la rendono insostituibile soprattutto quando si devono realizzare particolari con geometrie complesse e per la prototipazione reale rapida. Si può infatti applicare a superfici piane, modellate sia concave che convesse, alle superfici profilate e nel taglio di ingranaggi e cremagliere. Esistono oggi numerose tipologie di fresatura, a seconda delle tecniche utilizzate e dalle peculiarità degli utensili applicati ma soprattutto dalle potenzialità che le nuove macchine oggi offrono: centri multitask (come gli Integrex) sono in grado di eseguire lavorazioni molto complesse spesso eliminando riprese di lavorazione, altrimenti necessarie con centri più tradizionali. Tali tecnologie sono oggi fondamentali per eseguire parti destinate alla prototipazione rapida e con caratteristiche fisiche e funzionali reali atte a poter sostenere ogni test funzionale prima di passare alla prima produzione di serie.

Stampa 3D e prototipazione rapida reale al CNC: quale evoluzione ?

E’ ormai documentato, e dimostrato, che i maggiori produttori di macchine utensili (pensiamo a Mazak , Biglia giusto per citarne alcuni presenti e utilizzati dai partner di MultiFaber) sono costantemente impegnati a sviluppare tecnologie sempre più evolute e efficienti nella lavorazione ad asportazione di truciolo. L’esigenza di poter mantenere le quote attuali, ma anche di potersi espandere offrendo nuove soluzioni e tecnologie è oggi più che in passato una necessità: se alcuni anni fa la ricerca e lo sviluppo era finalizzato a mantenere o a crescere le quote di mercato occupate dai grandi player in competizione tra loro, oggi ciò non è più così. I grandi progressi compiuti dalla stampa 3D e quello che ancora potrà fare nei prossimi anni vedrà l’utilizzo di questa tecnologia sempre più diffusa: pensiamo ad esempio alla possibilità di realizzare lo stampo in 3D che poi viene montato su una tradizionale pressa a iniezione e, mediante questa, si possono ottenere oggetti definitivi con i materiali standard della tecnologia a iniezione.
Non dobbiamo però illuderci che la stampa 3D e prototipazione rapida diventi “l’uovo di colombo” per tutte le stagioni: com’ è accaduto con l’invenzione e poi la diffusione del forno a microonde, nel momento di maggiore interesse e notorietà di questa tecnologia (come lo è adesso la stampa 3D) si era portati a pensare che la cottura tradizionale sarebbe stata destinata a scomparire. Ciò non è accaduto e oggi vediamo benissimo convivere nelle nostre case diverse tecnologie, anzi, quella tradizionale sta proponendo soluzioni più innovative (vedi cottura a induzione) rispetto al microonde, a dimostrazione che certi processi sono insostituibili: la capacità di innovare e proporre soluzioni tecnologiche avanzate sarà determinante. Nella fattispecie, certi limiti dettati dalle caratteristiche fisiche e meccaniche dei particolari rimarranno insuperabili con la stampa 3D. Anche perchè il mercato e le nuove applicazioni richiederanno prestazioni e caratteristiche sempre maggiori. Comunque, nel prossimo futuro si assisterà ad un progressiva sovrapposizione di queste tecnologie e, nel contempo, si apriranno e amplieranno le soluzioni oggi disponibili per la prototipazione reale rapida ad asportazione di truciolo e alla stampa 3D con possibilità di tempi, costi e caratteristiche esecutive molto diverse tra loro.

 

Il connubio della tecnologia di deposito laser con iniettore di polveri e della tecnologia di fresatura introduce un innovativo processo produttivo generativo, che consente di unire la stampa 3D e prototipazione rapida di geometrie complesse e di componenti altamente personalizzati. Questa soluzione ibrida, presentata anche al MECSPE di Parma, permette una produzione di geometrie altrimenti impensabili da ottenere solo a CNC con l’asportazione di truciolo.MECSPE METAL 3D + CNC

La flessibilità di passare dalla lavorazione laser alla fresatura consente, inoltre, di operare in modo diretto su segmenti di pezzo, successivamente non più raggiungibili a pezzo finito. Questa tecnologia utilizza il processo di riporto di materiale applicato mediante un iniettore di polveri metalliche, che vanta velocità fino a 10 volte superiori alla produ­zione mediante il sistema a strati e alla possibilità di operare con 5 assi in continuo, eliminando così il problema di utilizzare materiali di sostegno.

 

 

Reverse engineering : nuove frontiere con il Dssp

Il nuovo concetto di reverse engineering che sta entrando in uso è la digitalizzazione tridimensionale. Software capaci di elaborare, confrontare, simulare non piani ma solidi.

Il reverse engineering (o progettazione inversa) è una tecnologia nata almeno una quindicina d’anni fa ma solo adesso sta compiendo una trasformazione radicale con l’Reverse engineeringavvento del Dssp (Digital shape sampling and processing). Il Dssp è una nuova tecnologia che partendo dalla digitalizzazione tridimensionale, raggruppa un insieme di tecnologie avanzate.

Questa nuova tecnologia governa il processo di acquisizione delle immagini con uno scanner 3D interfacciato con un sofisticato software di elaborazione in grado di convertire la forma di un oggetto tridimensionale in un file digitale.

Come opera il Dssp nel campo del reverse engineering? Il Dssp permette di creare automaticamente un modello-file 3D accurato, dotato addirittura delle relative proprietà fisiche dell’oggetto e fondamentali alla progettazione e all’ingegnerizzazione.

In pratica oggi non ci si ferma più a ricavare un semplice modellino fisico da un file con la stampa additiva o stampa 3D; il Dssp è la base di sviluppo di un processo per il controllo e la produzione. Questa tecnologia si è sviluppata ed si è perfezionata negli ultimi anni con il progresso compiuto in diverse aree tecnologiche, come i sistemi di scansione ottica 3D dedicati all’applicazione del reverse engineering, al CAI (Computer aided inspection, controllo automatizzato di ispezione), fino alla capacità di elaborazione di geometrie tridimensionali molto avanzate e in grado di sopperire alle limitazioni presenti fino a pochi anni fa.

Reverse engineering e Dssp: applicazioni

Una delle applicazioni più efficaci del reverse engineering è nel settore automotive-motoristico: grazie alla luce strutturata, in grado di offrire un rapporto qualità/prezzo molto eMesh_reconstructionlevato per la digitalizzazione di componenti come portiere d’auto, serbatoi di moto, paraurti e persino poter scannerizzare e creare il modello matematico di auto intere.

Il sistema sfrutta due telecamere che “osservano” l’oggetto illuminato: compiendo varie fotografie ad angolazioni diverse dell’oggetto e mediante il principio della fotogrammetria, si è in grado di rilevare la posizione nello spazio della superficie ripresa.

 

 

Prototipi CNC con Fantina Mobile: quando conviene e come funziona

I torni a fantina mobile sono concepiti per lavorare soprattutto componenti di diametro inferiore ai 30 mm ove il rapporto diametro esterno e lunghezza è significativamente sbilanciato verso quest’ultimo. Il particolare in foto rappresenta una tipica geometria particolarmente adatta ai torni con fantina mobile.

Si tratta di macchine che dispongono di diversi assi e che consentono la lavorazione simultanea delle facce anteriori e posteriori del pezzo nonché l’utilizzo di utensili di tornitura, utensili rotanti ed utensili di foratura.Perno AISI da Fantina mobile

Il materiale scorre attraverso una bussola di guida (visibile nella foto a fianco) e viene ruotato da un secondo mandrino che contribuisce a spingere il materiale attraverso la bussola stessa. Il movimento del materiale funziona come l’asse z nella macchina e gli utensili rimangono vicini alla bussola di guida, garantendo la massima stabilità. In questo modo, lunghezze di molto superiori ai diametri non creano problemi di deformazioni e vibrazioni.

Realizzare prototipi CNC di pochi pezzi, ove la fantina è necessaria, non è mai una soluzione conveniente in quanto l’attrezzaggio è molto più oneroso rispetto ad un tornio CNC tradizionale. Quindi la soluzione ottimale qual’è ? Come sempre una risposta univoca non c’è.

Fatto salvo che vi sono rapporti dimensionali tra diametro e lunghezza dei prototipi CNC non così spinti tali da richiedere necessariamente l’utilizzo di un tornio a fantina mobile, negli altri casi invece la strada di ottimizzare l’attrezzaggio è l’unica via d’uscita.

MultiFaber, con il suo network di officine meccaniche, molte delle quali dotate di numerosi torni a fantina mobile, è in grado di poter offrire un panoroma unico di soluzioni ove il mix fatto dal diametro di partenza richiesto (vedi bussola) e utensili di lavorazione è verosimile individuarlo già presente in uno dei vari centri di lavorazione meccanica di prototipi CNC.

Tornio fantina mobile