Con la nuova serie APG-S DT, Rettificatrici Ghiringhelli ha sviluppato un processo di rettifica completamente virtuale, grazie al digital twin, il gemello digitale. Rettificatrici Ghiringelli sarà presente a MECSPE, Pad. 3, stand H27.
La nuova APG-S DT di Rettificatrici Ghiringhelli S.p.A. di Luino (VA) si distingue per essere la prima rettificatrice senza centri nata con il suo gemello digitale Siemens, essendo gestita totalmente dal nuovo CNC nativo digitale Sinumerik-One.
La gamma implementa, in un unico sistema ingegneristico di rettifica, il concetto di digitalizzazione che caratterizza il paradigma di Industria 4.0 con notevoli vantaggi. Il gemello digitale realizzato dal costruttore è una replica digitale aggiornata in tempo reale di un prodotto, un processo o un sistema, che può essere utilizzata per operazioni di test, diagnostica e analisi ancor prima di creare fisicamente l’oggetto rappresentato. È interessante osservare che il modello virtuale di un oggetto è dinamico, aggiornandosi ogni volta che il suo gemello fisico subisce cambiamenti.
“Sviluppare il sistema di rettifica che ci viene richiesto con un omologo digitale, ci consente di progettare soluzioni identiche a quelle da realizzare fisicamente, di simularne il funzionamento, i cicli tecnologici, l’automazione, non solo prima ma anche dopo la sua realizzazione fisica e con una velocità esecutiva senza precedenti – dichiara Patrizia Ghiringhelli, managing director di Rettificatrici Ghiringhelli –. Gli utilizzatori della rettificatrice possono così beneficiare di tempi di attrezzamento o setup più rapidi, ottimizzare e migliorare le prestazioni in produzione, la programmazione dei pezzi, l’automazione e tutti i cicli tecnologici. Nel sistema di rettificatura, lo scambio dati tra modello virtuale e reale consente di calibrare e potenziare le capacità produttive della macchina stessa nonché quelle diagnostiche per una efficiente strategia di manutenzione ordinaria e predittiva”.
Utilizzare un gemello digitale della macchina riduce anche i tempi di messa in servizio e di collaudo, permette di anticipare test, prove, simulazioni e nuove soluzioni progettuali ancor prima di costruirle. Anche l’ingegneria di vendita, l’addestramento e la formazione degli operatori stessi ne beneficia perchè può essere eseguita usando il gemello digitale al posto della macchina reale.
La APG-S DT permette un’elevata personalizzazione per soluzioni di rettifica ad alta precisione e “chiavi in mano”. Si presta per numerosi settori d’impiego quali automotive, ciclo-motociclo, aerospace, elettroutensili-utensileria, cuscinetti, motori elettrici, tessile e meccanica di precisione. Il nuovo design unisce estetica, funzionalità, accessibilità in totale sicurezza, ergonomia, automazione e impiantistica integrata.
Un’innovativa implementazione digitale
La rettificatrice APG-S DT rappresenta un esempio concreto dell’innovativa implementazione digitale realizzata dai tecnici Ghiringhelli con numerosi potenziali benefici in ambito produttivo. Il CNC impiegato è dotato di un ampio schermo 22” “multi-touch” con pulsantiera macchina MCP integrata, tastiera QWERTY industriale e il tutto su consolle orientabile e integra il PLC Simatic S7-1500F, che è dieci volte più veloce delle soluzioni di precedente concezione.
E’ dotato di piattaforma ottimizzata di programmazione “TIA Portal” attraverso una struttura altamente efficiente in grado di velocizzare e ottimizzare i processi produttivi ingegneristici ad alto livello con “SLC”. La macchina dispone del modulo “Safety Integrated Plus” utilizzando la CPU “Fail-Safe” del PLC con funzioni operative estremamente efficaci.
Inoltre, l’intero sistema è all’avanguardia anche per gli aspetti della cybersicurezza. I dati provenienti dal “TIA Portal” forniscono la base per generare il gemello digitale.
Infatti, il modulo “Create MyVirtualMachine” consente di progettare digitalmente il CNC, sensoristica e attuatori nonché il modello virtuale 3D della rettificatrice ancora prima che essa diventi reale. Ciò significa che le attività di programmazione, installazione e funzionamento della rettificatrice possono essere gestite virtualmente in simulazione e in maniera affidabile riducendo significativamente il tempo di sviluppo del progetto. Con il modulo “Run MyVirtualMachine”, il modello di gemello digitale aiuta a ottimizzare l’utilizzo della capacità macchina e processo, riducendo al minimo i tempi improduttivi potendoli controllare e gestire come fase di preparazione del lavoro. L’insieme costituisce il nuovo dispositivo di controllo fornito insieme al software per riprodurre, da un unico sistema di elaborazione, il gemello digitale associato.
La nuova APG-S DT adotta l’evoluto protocollo di comunicazione Siemens IO-Link per lo scambio dati tra sensori, attuatori e dispositivi ausiliari, migliorando cablaggi, monitoraggio remoto, diagnostica, manutenzione ordinaria e predittiva. “Il protocollo IO-Link – sottolinea Ghiringhelli –, rappresenta la prima tecnologia IO standardizzata in tutto il mondo (IEC 61131-9, ndr) per la comunicazione ‘punto a punto’ con sensori, attuatori e dispositivi. Una innovazione che viene spesso definita come un “multipolare intelligente” con molteplici possibilità di diagnostica e parametrizzazione in cui molti produttori di tecnologia, come noi, stanno investendo in modo significativo, visti i numerosi vantaggi che essa porta agli utilizzatori finali”.
Con il gemello digitale la simulazione di elaborazione realistica fornita dal Sinumerik-One sulla rettificatrice Ghiringhelli permette la programmazione dei pezzi da lavorare, il setup, l’automazione e tutti i cicli tecnologici della macchina analizzabili interamente sul PC.
Il sistema, oltre alla simulazione virtuale del prodotto o processo, concorre in ambito produttivo, di operatività e manutenzione. Il digital twin può consistere in un modello di simulazione messo a punto per duplicare le condizioni attuali di un prodotto, tenendo per esempio in considerazione usura o degrado delle performance. I dati provenienti dai sensori connessi al prodotto possono essere impiegati per fornire condizioni limite in tempo reale al digital twin, e calibrare i risultati sulla base di tali informazioni. Questi miglioramenti al gemello digitale possono potenziare le sue capacità predittive in termini di manutenzione macchina e portarle molto al di là di quanto si possa ottenere in un processo con algoritmi manutentivi o di diagnostica convenzionali. Le previsioni elaborate dalla proiezione possono essere utilizzate per determinare la causa di problemi di performance, valutare i risultati di diverse strategie di controllo e intervento, definire schemi di manutenzione ottimali, programmati…
Tutte le funzionalità software, inclusa l’automazione con sistemi di carico-scarico convenzionali a portale con guide lineari o tramite robot antropomorfo integrato, diagnostica, librerie mole e profili, programmazione cicli e istruzioni, calcoli statistici per correzione quote in ciclo, controllo remoto, telediagnosi e manutenzione predittiva, sono unite a quelle della macchina tramite l’esclusiva interfaccia CN di proprietà Ghiringhelli.
Le rettificatrici senza centri APG-S DT possono anche essere equipaggiate di sensoristica specifica per automatizzare alcune operazioni di setting macchina, il monitoraggio del processo di lavorazione con funzioni specifiche e cicli tecnologici adattativi con l’integrazione di sistemi di misurazione post-process retro azionati dalla macchina per garantire produzioni senza derive di processo.
Una architettura macchina di prim’ordine
La dinamica macchina della APG-S DT si sviluppa con 6 assi di base controllati da CN. I due carri principali di lavoro (assi V e Z) sono sovrapposti e dotati di righe ottiche con risoluzione fino ad 1/10 di micron. Il carro V è inclinabile in automatico da 0 a 10° per eseguire eventuali lavorazioni con tuffo inclinato. La testa portamola operatrice dispone di un mandrino a sostentamento su 3 supporti idrodinamici e permette il montaggio di mole di Ø 610 mm x L 250 mm, potenza motore fino a 30 kW, velocità periferica costante fino a 63 m/s e bilanciamento mola automatico. La testa portamola conduttrice alloggia una linea mandrino su cuscinetti extraprecisi e monta mole di Ø 305 mm x L 250 mm per una coppia fruibile di 11 Nm. La ravvivatura della mola operatrice avviene da CN con un apposito gruppo ortogonale di diamantatura (assi X/Y) così come per la mola conduttrice (assi X1/Y1). Nella configurazione esposta, la rettificatrice senza centri ha la capacità di rettificare pezzi da Ø 1,5 a 70 mm. Tutta l’architettura macchina poggia su un solido basamento in quarzo sintetico, 100% riciclabile, progettato a CAD 3D e ingegnerizzato con analisi FEM, termometriche e sonore. L’utilizzo di questo materiale, impiegato e collaudato ormai da anni da parte di Ghiringhelli, permette importanti vantaggi rispetto ai basamenti in ghisa come per esempio la riduzione del numero di frequenze naturali, ampiezze inferiori in caso di risonanza, rapido decadimento delle vibrazioni naturali e abbassamento delle emissioni sonore per attenuazione delle loro onde. Si sono riscontrati anche miglioramenti, fino al 20%, della qualità superficiale sui pezzi rettificati con maggiore durata degli utensili impiegati, maggiore resistenza agli effetti corrosivi dei lubrorefrigeranti e non ultimo, la bassa conducibilità termica che ha un effetto inerziale favorevole anche sui brevi periodi di inattività, quali i casi di interruzione produttivi.
L’illuminazione della zona lavoro e le segnalazioni luminose sono realizzate con LED e tutti i motori impiegati sono in classe energetica IE2 se alimentati da inverter, oppure in classe IE3 se alimentati dalla rete.
“I processi produttivi dotati di gemelli digitali sono ormai realtà – conclude Ghiringhelli – e consentiranno alle industrie utilizzatrici delle nostre rettificatrici senza centri di diventare più flessibili, riducendo il time-to-market, i costi e le manutenzioni, migliorando la qualità e aumentando la produttività a tutti i livelli dell’organizzazione”.
di Claudio Tacchella
