Storia di successo di APS Plastics

I tempi di configurazione e lavorazione si sono ridotti drasticamente per un’officina di componenti compositi personalizzati

APS Plastics & Manufacturing (Tomball, TX) lavora componenti compositi personalizzati dal 2006. Nel 2016 l’azienda è stata acquisita da Framework Capital Partners, una società di investimenti impegnata nell’ottimizzazione delle pratiche di produzione. Guidata dall’amministratore delegato Mushahid (Mush) Khan, APS è specializzata in piccoli componenti di alta precisione realizzati in compositi plastici termoindurenti, pellicole di vetro e altre materie plastiche di diametro compreso tra 0,030″ e 25″ da inserire all’interno di valvole, connettori elettrici di alto livello e isolatori per i settori dell’energia, dei dispositivi medici e dei dispositivi elettronici. I compositi non corrosivi sono adatti ad ambienti difficili e corrosivi.

Fatti rapidi

• Prodotto utilizzato: Mulino, Tornio
• Industria: Plastica, Energia

Dettagli del progetto

• La sfida: Un cliente del settore energetico aveva bisogno di aiuto per la produzione di un pezzo difficile da lavorare, fatto di stagno ricoperto di Inconel® e plastica. I lunghi tempi di impostazione, la rottura degli utensili e i problemi di deflessione e di chatter push off dovevano essere affrontati fin dall’inizio, perché potevano complicare il processo o renderlo impossibile da realizzare.
• La soluzione: Mastercam, il software CNC più utilizzato per le operazioni CAD/CAM.
• Vantaggi:
  • Facile da imparare per i macchinisti con conoscenze informatiche limitate
  • I percorsi utensile dinamici consentono alle macchine di funzionare a velocità molto elevate senza rotture dell’utensile.
  • La possibilità di costruire modelli di modelli solidi riduce i tempi di programmazione di parti simili.
  • La programmazione dell’asse Z in incrementi consente la lavorazione di segmenti diversi dello stesso pezzo

APS Plastics & Manufacturing (Tomball, TX) lavora componenti compositi personalizzati dal 2006. Nel 2016 l’azienda è stata acquisita da Framework Capital Partners, una società di investimenti impegnata nell’ottimizzazione delle pratiche di produzione. Guidata dall’amministratore delegato Mushahid (Mush) Khan, APS è specializzata in piccoli componenti di alta precisione realizzati in compositi plastici termoindurenti, pellicole di vetro e altre materie plastiche di diametro compreso tra 0,030″ e 25″ da inserire all’interno di valvole, connettori elettrici di alto livello e isolatori per i settori dell’energia, dei dispositivi medici e dei dispositivi elettronici. I compositi non corrosivi sono adatti ad ambienti difficili e corrosivi.

Dopo l’acquisizione, Khan (che è un ingegnere) e il suo team hanno analizzato i processi produttivi rendendosi conto che potevano essere ancora più efficienti. Ha iniziato a collaborare con il consulente Rob Burton, che ha portato anni di esperienza con il software ^Mastercam® CAD/CAM e con le lavorazioni meccaniche, per esaminare ogni aspetto e assicurarsi di aver ottimizzato il più possibile i processi.

Quando Burton ha valutato l’officina di APS, ha esaminato prima la programmazione e poi la produzione e ha scoperto che il software CAD/CAM non veniva utilizzato al massimo delle sue potenzialità. Burton ha attribuito alla facilità d’uso dell’interfaccia il merito di aver aiutato il team a prendere velocità e ad alleviare i timori nei confronti delle nuove tecnologie. “Hai la possibilità di creare modelli all’interno di Mastercam, quindi se hai una famiglia di pezzi da programmare, puoi programmarne uno, esportare tutto, salvarlo e reimportare tutte le informazioni (ad esempio i percorsi utensile) per riapplicarle a un pezzo dallo stile simile, riassociare la geometria e il programma è finito”, ha detto Burton.

“Abbiamo preso gli strumenti più potenti disponibili in Mastercam e li abbiamo applicati direttamente alle strategie di programmazione dei nostri percorsi utensile per ridurre i tempi di ciclo e aumentare la produttività”, ha dichiarato Burton. “Di recente abbiamo acquistato e implementato ^SOLIDWORKS® che funziona in modo fluido con Mastercam. Quando apportiamo una modifica a un pezzo, Mastercam, grazie al riconoscimento delle modifiche con SOLIDWORKS®, riconosce i cambiamenti nel modello, si aggiorna all’interno di Mastercam e ci chiede di accettare o rifiutare il nuovo percorso utensile, riducendo così il tempo necessario per tornare indietro e riprogrammare il modello da zero”.

Il team può sfruttare appieno la macchina a 7 assi con sistema svizzero e a barre che, secondo Burton, riduce i tempi di preparazione di circa il 70% e aumenta la produzione di circa il 40%. Possono passare da un tornio a mandrino di tipo svizzero a un tornio con avanzamento da barra completamente automatizzato per le piccole serie e per i grandi volumi. La macchina esegue tutte le operazioni di fresatura e tornitura, compresi i pezzi complessi, in un’unica operazione, liberando le cinque frese e i cinque torni dell’officina per altri lavori. Secondo Burton, tutti i mandrini sono “al massimo” a 10.000 giri al minuto e vengono fatti funzionare “a vuoto”. Le materie plastiche vengono lavorate alla massima velocità di avanzamento possibile, tra i 400 e i 1200 pollici al minuto, prima che i materiali si rompano. Sull’acciaio, il materiale a base di carbonio viene tagliato a circa 600 pollici al minuto con frese ad alte prestazioni sulla macchina ad alta velocità. La tecnologia Dynamic Motion del software, che consiste in percorsi utensile ad alta velocità programmati con algoritmi proprietari che rilevano i cambiamenti nel materiale mentre l’utensile si muove al suo interno, permette all’utensile di essere costantemente impegnato nel materiale, riducendo in modo significativo i tagli aerei e i danni al materiale. L’utensile attraversa il materiale, rendendo possibili le velocità più elevate.

Un esempio è dato da un’azienda energetica globale con sede nella vicina Houston che ha chiesto ad APS di lavorare dei pezzi che faticava a gestire internamente. Il pezzo era stampato su stagno con un po’ di ^Iconel® all’estremità e il resto era materiale PEEK. “Stavamo cercando di tagliare Iconel e plastica allo stesso tempo, cosa estremamente difficile da fare”, ha ricordato Burton. “Abbiamo lavorato direttamente con il cliente per organizzare la nostra produzione. Grazie all’implementazione di un’adeguata attrezzatura a bottone, potevamo tagliare entrambi i materiali e limitare la quantità di deviazione sul pezzo, che rappresentava un grosso problema quando si tagliava la plastica, perché all’improvviso l’utensile si insabbiava nell’Iconel. C’erano diversi problemi legati al chatter push off e alla rottura degli utensili e siamo riusciti a eliminarli tutti con i percorsi utensile dinamici”. Inoltre, il team ha utilizzato una funzione di Mastercam 2018 che consente di lavorare lungo l’asse Z di un tornio con incrementi specifici. Utilizzando questa strategia, hanno tornito una sezione di Iconel, sono usciti, hanno eseguito la tornitura dinamica sull’Iconel e poi sono rientrati sull’altro segmento per lavorare la plastica. “Nello sviluppare l’utensile, abbiamo dovuto specificare diverse variabili nel nostro software in termini di: se un diametro intero è X, allora puoi usare gli utensili A, B e C. In questo modo, quando inseriamo queste informazioni nella finestra, il software sa quale utensile selezionare in background e applicare a quel pezzo quando genera un percorso utensile. Sappiamo già che il pezzo è già caricato nella macchina, conosciamo il numero dell’utensile e corrisponde in tutto e per tutto. Possiamo prendere un pezzo che richiederebbe mezza giornata di programmazione e programmarlo letteralmente in cinque minuti. E far funzionare la macchina prima ancora di aver finito il programma”, ha detto Burton.

Preventivo del cliente:

“Quando abbiamo sviluppato l’utensile, abbiamo dovuto specificare diverse variabili nel nostro software in termini di: se un diametro intero è X, allora puoi usare gli utensili A, B e C. In questo modo, quando inseriamo queste informazioni nella finestra, il software sa quale utensile selezionare in background e applicare a quel pezzo quando genera un percorso utensile. Sappiamo già che il pezzo è già caricato nella macchina, conosciamo il numero dell’utensile e corrisponde in tutto e per tutto. Possiamo prendere un pezzo che richiederebbe mezza giornata di programmazione e programmarlo letteralmente in cinque minuti. E far funzionare la macchina prima ancora di aver finito il programma”.

Rob Burton, General Manager, APS Plastics & Manufacturing