Tutte le componenti e le parti strutturali dei centri di lavoro Heller (www.heller.biz) sono sottoposte a severe procedure di prova e di collaudo prima di entrare in produzione
Ricerca & Sviluppo sono da sempre una componente fondamentale per garantire il futuro delle aziende che fanno della tecnologia il proprio cavallo di battaglia. In Heller la costruzione e la realizzazione di nuovi centri di lavoro all’avanguardia sono valutate ed ottimizzate proprio in questo reparto, dove si combinano l’approccio teorico e quello pratico, in modo da poter assicurare totale affidabilità e precisione anche nel lungo periodo. Istinto, pazienza e una meticolosa attenzione ai dettagli sono le parole d’ordine a Nürtingen, dove tutti i nuovi progetti e componenti dei centri di lavoro vengono severamente testati più e più volte prima di ottenere il via libera alla produzione e ritrovarsi nelle officine meccaniche di tutto il mondo.
Un classico esempio è il serraggio degli utensili, che deve essere in grado di resistere a sforzi immani. Questa componente del mandrino, invero per nulla appariscente, viene sottoposta a forze di compressione e di trazione sul banco di prova un milione di volte. Gli esperimenti, nel nuovo Test Center della Heller, durano per circa 18 mesi prima che qualsiasi innovazione venga definitivamente approvata. «Sottoponiamo sempre i nostri componenti, gruppi, prototipi e sistemi di pre-produzione a cicli di carico elevati nelle prove di resistenza, spingendoli deliberatamente ai loro limiti per fare previsioni affidabili sulla loro durata e sicurezza operativa», spiega Michael Mayer.
Ingegnere meccanico, Mayer lavora alla Heller dal 1990. In qualità di manager del reparto Valutazione e ottimizzazione R&S affronta una dicotomia: lui e il suo team sono allo stesso tempo motori acceleratori e freni rallentatori del processo. «La precisione viene prima della velocità – prosegue Mayer –. Non possiamo saltare nessun passaggio nel processo combinato di sviluppo, test e rilascio della produzione. Questo è un presupposto essenziale per la successiva stabilità dei processi produttivi e l’assoluta precisione dei centri di lavoro Heller in tutte le diverse condizioni di funzionamento configurabili. Lo sviluppo di macchine hi-tech così sofisticate ed estremamente complesse richiede tempo e un approccio meticoloso. Dover dire: “Non possiamo avere fretta!” può essere spiacevole a volte, ma è inevitabile sulla strada per sviluppare un sistema il più perfetto possibile».
Il Test Center utilizza continuamente quattro macchine Heller delle serie H e HF per lavorazioni a 4 e 5 assi, nonché numerose stazioni di prova in scala ridotta o maggiorata per i test dei singoli componenti. Qui non si produce nulla, se non dati di una serie apparentemente infinita di misurazioni e un patrimonio di conoscenze ingegneristiche dal valore inestimabile.
«Riflettere e controllare continuamente le operazioni e i processi e mettere in discussione i pezzi e i componenti utilizzando ogni trucco del manuale d’ingegneria è tutt’altro che economicamente conveniente – sottolinea Mayer –. Tuttavia, alla fine, questo è ciò che fa la differenza tra una Heller e una qualsiasi altra macchina, i cui produttori potrebbero non essere altrettanto meticolosi durante il processo di sviluppo».
Il nuovo Test Center
Il fatto che la funzione Valutazione e Ottimizzazione R&S abbia una priorità così alta in Heller diventa evidente nel nuovo Test Center di Nürtingen. Nel 2019, il vecchio capannone logistico è stato completamente ricostruito e rinnovato con le tecnologie più innovative, completamente climatizzato e illuminato con tecnologia LED, e tutte le singole postazioni collegate all’aria compressa, all’alimentazione elettrica e all’elaboratore dati. Infine, l’officina è stata dotata di postazioni di lavoro ergonomiche, barriere acustiche per le procedure di prova rumorose e di speciali sistemi di estrazione delle emulsioni.
Il capannone ha una camera d’aria d’ingresso dedicata e permette persino di simulare condizioni ambientali estremamente calde o fredde per l’uso universale dei centri di lavoro, anche in condizioni proibitive. In altre parole, nulla viene lasciato al caso, prima che qualsiasi particolare riceva il benestare per la produzione in serie.
Per raggiungere questo obiettivo, la progettazione teorica e la sperimentazione pratica lavorano a stretto contatto: nell’edificio adiacente si trova l’ufficio di Markus Gottwald, un ingegnere meccanico che lavora in Heller da 25 anni e conosce a fondo i centri di lavoro e le loro esigenze. «Ci concentriamo sulla macchina nel suo complesso e sulla sua topologia, soprattutto sulla statica, sul comportamento termico e sul comportamento dei componenti della macchina sotto qualsiasi tipo di sollecitazione», informa Gottwald.
L’importanza della simulazione in digitale
I progetti CAD e le numerose simulazioni a questo scopo vengono eseguiti al computer.
Oggi, le simulazioni permettono agli ingegneri di eseguire test approfonditi di macchine e componenti ancor prima di costruire i prototipi. Questo fa risparmiare tempo e denaro. Per esempio, quando ci si pongono domande quali:
• come influisce la crescita termica di una macchina sulla qualità delle lavorazioni?
• come si comporta il basamento di una macchina sotto un peso morto e come influisce su precisione ed operatività?
• quali analisi di risposta armonica devono essere eseguite per quanto riguarda la risposta in frequenza di conformità delle unità di fresatura?
«Sembra complicato? In effetti lo è – commenta Gottwald –. Dobbiamo sempre considerare il quadro generale, includendo tutte le varianti possibili immaginabili. È un processo molto lungo e complesso».
Per esempio, quando il modello di un mandrino è sottoposto a forze virtuali. Questa procedura permette agli ingegneri di studiare i potenziali effetti degli sbilanciamenti. È abbastanza impressionante vedere sul PC come le forze che agiscono sul mandrino lo facciano letteralmente svolazzare – un incubo per un progettista che alla Heller cerca sempre la precisione a livello di micron. Tuttavia, per Gottwald questa sfida rappresenta il migliore stimolo: «I rigidi standard ci aiutano a illustrare le forze e i loro effetti, permettendoci di ricavare misure di controllo rilevanti per ottenere ulteriori ottimizzazioni della geometria e della topologia».
Dal virtuale al reale
Tutti gli sviluppi idealmente concepiti devono quindi essere prima testati in concreto. È qui che entra in gioco l’officina del Test Center. Dal 2014, il responsabile del reparto Valutazione R&S è Thomas Huppert, 43 anni, in Heller dal 1993. È un professionista di grande esperienza, che ha prima completato la formazione professionale come meccanico industriale all’interno del costruttore e poi ha continuato la sua formazione con un altro apprendistato per diventare un ingegnere elettronico per le tecnologie di automazione. «Dopo il mio apprendistato, ho iniziato a lavorare nel Test Center, e nel mentre frequentavo corsi di formazione serale per diventare supervisore industriale», racconta. Naturalmente, a Huppert piace andare a tutto gas. Si può sentire il suo entusiasmo per l’intero processo di collaudo sprigionarsi quando parla del suo lavoro e della sua squadra.
Con i suoi collaboratori («tutti formati internamente alla Heller», ci tiene a precisare), Huppert si considera il capitano di una squadra molto ampia, che comprende le figure più esperte del settore: ingegneri di sviluppo, tecnici del montaggio, della manutenzione e del service.
«Lavoriamo in modo che gli altri possano continuare a lavorare – afferma, pienamente consapevole della grande responsabilità e delle pressioni sul suo reparto –. Più informazioni riceviamo dalla R&S e dal campo, più progressi facciamo e, soprattutto, più rapidamente li facciamo».
Un chiaro esempio, a questo scopo, è quando i tecnici equipaggiano un mandrino con una moltitudine di sensori per determinare le differenze di funzionamento e comportamento in base alle variazioni della temperatura, al fine di rispondere a domande come:
• quali variabili misurate e letture di misurazione si ottengono nel funzionamento continuo e come si presentano in caso di “avvio a freddo”?
«Dopo tutto, ci si aspetta che la macchina raggiunga il processo e la qualità di lavorazione desiderati in qualsiasi condizione: questo è il nostro concetto di affidabilità», dice Huppert. Inoltre, è importante sapere il più presto possibile quando una parte soggetta ad usura raggiungerà i suoi limiti e dovrà essere sostituita. «Questo è essenziale per la manutenzione predittiva, che significa prevenire danni al sistema a causa dell’usura dei componenti», conclude.
I controlli in accettazione
Ogni singolo particolare prodotto da fornitori esterni deve essere sottoposto a un test di resistenza prima di poter essere incorporato in una macchina Heller. «Se non riusciamo a trovare il prodotto giusto sul mercato, lo sviluppiamo internamente», chiarisce Huppert. Il Test Center è severo con sé stesso a questo proposito.
«Tutto ciò che non funziona viene rispedito alla R&S – dichiara il direttore dell’officina –. Così facendo, adottiamo un approccio graduale per raggiungere l’ottimale, in un processo di continuo miglioramento ed apprendimento».
L’importanza dell’esperienza
Nonostante la digitalizzazione e le molte possibilità di simulazione, gli aspetti più importanti per Mayer sulla strada delle innovazioni sono il know how ingegneristico e una grande esperienza. «Teoricamente, sarebbe possibile calcolare tutti gli effetti di ogni singola minuscola variante, ma logisticamente ed economicamente non è fattibile, per cui ci siamo posti l’obiettivo di non dover rispondere a tutte le domande, ma solo a quelle giuste. E questo è qualcosa in cui qui alla Heller siamo molto bravi».
