Freudenberg Sealing Technologies (FST) ha installato a Morristown un nuovo sistema di controllo visivo completamente automatico, rafforzando così il suo standard di “qualità difetto zero”. Questo moderno sistema è in grado di testare componenti di piccole dimensioni molto più velocemente. Le macchine sviluppate e progettate dagli ingegneri dell’azienda sono più compatte, più flessibili, più efficienti e meno costose rispetto alle attrezzature di controllo standard.
Difetto zero. Nessun compromesso. Per i fornitori dell’industria automobilistica, requisiti così elevati sono all’ordine del giorno ormai da tempo. Tuttavia, oggi, la fornitura di pezzi di altissima qualità rappresenta una sfida ancora più ardua, perché le quantità aumentano, il design dei prodotti si fa sempre più complesso e gli errori si pagano molto più cari.
“Non possiamo assolutamente permetterci difetti nei prodotti”, dichiara Robert Scavuzzo, Vice President Global Advanced Manufacturing Technology (AMT) di Freudenberg-NOK Sealing Technologies. “I clienti esigono esclusivamente componenti perfetti. Sta a noi svolgere questo compito con efficienza e a bassi costi”.
Alla FST, ciò significherebbe aggiornare continuamente i processi, operare investimenti tempestivi e sviluppare nuove tecnologie, compresi sistemi automatici di imaging all’avanguardia. A tal fine, in collaborazione con i suoi ingegneri in Nord America e Germania, AMT ha sviluppato un nuovo sistema di controllo automatico. Il primo impianto è stato installato presso lo stabilimento di Morristown all’inizio di gennaio e, a breve, ne seguirà un secondo.
Serve automazione
All’inizio del 2021, lo stabilimento di Morristown ricevette l’ordine di produrre dieci milioni di tenute meccaniche a cartuccia l’anno per un cliente globale del settore automobilistico. Non restò tempo per i festeggiamenti, poiché, per attenersi alla tempistica del cliente, occorreva preparare l’avvio della produzione in modo strutturato. Durante la produzione dei prototipi, gli ingegneri constatarono che la tecnologia di controllo in uso allo stabilimento non era né in grado di gestire la complessa geometria della guarnizione né di tenere il passo con la velocità del processo di stampaggio ad iniezione necessario per produrre le guarnizioni.
“Questi componenti ci pongono di fronte a una sfida incredibile”, dice Mike Vieth, Manufacturing Engineering Manager presso la FST di Morristown. Le tenute meccaniche a cartuccia non solo sono estremamente piccole, ma anche asimmetriche e presentano sei superfici di tenuta anziché le classiche due. “Era chiaro che avevamo bisogno di un sistema di controllo più avanzato di quello che stavamo utilizzando”, spiega Vieth.
Il team di Morristown utilizza da circa vent’anni dei sistemi di controllo automatici tradizionali. Questi riuscivano a rilevare alcuni semplici difetti come bave, difetti di carica e incrinature del materiale, spiega Jeff Ellenberger, Advanced Manufacturing Specialist, che lavora a Morristown da ventidue anni.
Le macchine avrebbero dovuto essere sostituite nel 2017. All’epoca, Freudenberg collaborò con un altro produttore di attrezzature per offrire un sistema di controllo migliore e dotato di un software e lenti speciali capaci di rilevare anche perdite del materiale e altri difetti. “Fu un enorme passo avanti in fatto di tecnologia”, ricorda Ellenberger. Tuttavia, lui e i suoi colleghi si resero conto che non era ancora abbastanza per soddisfare le esigenze sempre più complesse dei clienti.
Approccio di squadra
Circa nello stesso periodo, AMT sviluppava la sua nuova tecnologia di imaging. Il sistema FST prometteva una maggiore efficienza ed era notevolmente più piccolo e conveniente rispetto ai precedenti sistemi automatici di controllo visivo. Il processo di sviluppo fu guidato dal dott. Helmut Hamfeld, Senior Engineering Specialist AMT di Weinheim, affiancato da Scott Sulhan, ingegnere senior di Plymouth specializzato in robotica e ingegneria meccanica.
I due lavorarono in stretta collaborazione con Ellenberger per adattare il nuovo sistema di controllo su misura delle esigenze di Morristown. Oltre alle innumerevoli specifiche dei prodotti, documentarono anche tutti gli eventuali difetti di tenuta che il sistema avrebbe potuto identificare e riconoscere come tali. In questo modo riuscirono ad insegnare al sistema la differenza tra componenti buoni e componenti difettosi.
Una volta programmata l’apparecchiatura, il team di Morristown inviò i prototipi in Germania. Il risultato? “Il sistema ha rilevato ogni singolo difetto come previsto”, ha detto Vieth. “Davvero sbalorditivo”.
Tempismo perfetto
“Helmut e Scott hanno progettato e realizzato un sistema di controllo più preciso e flessibile proprio quando ne avevamo bisogno”, afferma Ellenberger. “Non solo è stato facile adattarlo alla nostra applicazione specifica, ma era anche molto più piccolo e molto meno costoso”.
Sulhan costruì l’impianto di controllo a Plymouth con quasi quaranta parti diverse. L’impianto, quindi, venne spedito in Germania per il controllo finale, superato eccellentemente. L’unità, infine, venne rispedita a Morristown.
La macchina di ultima generazione, che porta il nome di FVision GP 50, è il connubio di tecnologia di imaging brevettata e grado di automazione avanzato. Con una grandezza di soli 30 x 30 pollici (esclusi i componenti di alimentazione e confezionamento), la macchina occupa solo un terzo dello spazio e costa anche solo un terzo di quello che costano le apparecchiature di controllo automatico attualmente in commercio.
Freudenberg prevede di utilizzare l’FVision GP 50 per testare un’ampia gamma di minuterie (con diametri fino a 50 mm), tra cui anche guarnizioni, molle e o-ring per l’industria automobilistica, realizzate con materiali diversi e prodotte in processi di produzione diversi. La soluzione realizzata in proprio incorpora una nuova tecnologia di imaging, compresa la capacità di adattamento automatico alle variazioni di processo, e può supportare fino a quattro fotocamere.
Lo speciale design della lastra in vetro dell’FVision GP 50 permette alle fotocamere di fotografare simultaneamente le guarnizioni da più angolazioni, anche dal basso verso l’alto, per evitare interventi manuali superflui. L’apparecchiatura di Morristown è in grado di eseguire oltre venti controlli diversi della superficie ad una velocità che arriva a dieci componenti al secondo. ed è in grado di distinguere tra difetti reali e tolleranze casuali di processo, ad esempio quelle causate da contaminazioni o polvere.
Industria 4.0
La maggior parte degli impianti Vision Control di FST è connessa a un database che fornisce informazioni sullo stato in tempo reale delle condizioni del processo e della macchina, spiega Scavuzzo. In vista di Industria 4,0, l’FVision GP 50 rappresenta il punto di partenza per un sistema di produzione chiuso in cui le macchine di stampaggio ad iniezione vengono continuamente monitorate e adattate durante il funzionamento per mantenere l’integrità del prodotto ed evitare errori.
L’FVision GP 50 svolgerà un ruolo importante nella standardizzazione degli impianti e dei processi in tutti gli stabilimenti di produzione. A tal fine, Scavuzzo stima che le nuove macchine potranno essere utilizzate in circa l’80 % degli stabilimenti dell’azienda, con modifiche progettuali minime e funzioni personalizzate per fotocamera, illuminazione e software che supportano applicazioni specifiche.
“I fornitori esterni non conoscono i nostri prodotti, i processi di produzione e le problematiche connesse così come li conosciamo noi”, afferma Scavuzzo. “Avvalendoci dei nostri ingegneri e scienziati interni, otteniamo un vantaggio decisivo nei confronti della concorrenza”.
