I ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia USA hanno sviluppato un sistema di monitoraggio delle condizioni degli utensili in grado di rilevare l’usura degli utensili da taglio utilizzati nelle lavorazioni meccaniche.
Gli scienziati dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del Dipartimento dell’Energia statunitense hanno sviluppato un sensore tattile che cattura i dettagli superficiali del tagliente di un utensile per rilevare segni di usura degli utensili da taglio utilizzati nelle lavorazioni meccaniche e invia il feedback direttamente sulla macchina aiutando i produttori a evitare l’usura prematura degli utensili, riducendo così i tempi di fermo.
Le prestazioni degli utensili da taglio sono essenziali per la produttività delle lavorazioni meccaniche e la qualità dei pezzi, poiché la lavorazione, ovvero la rimozione precisa del materiale per dare forma ai componenti, dipende fortemente dalle condizioni degli utensili. La lavorazione meccanica usura gradualmente gli utensili da taglio, causando instabilità del processo, con conseguente riduzione della qualità dei pezzi e potenziale rottura dell’utensile. Per evitare questi problemi, i produttori spesso sostituiscono gli utensili da taglio prematuramente, con conseguente sottoutilizzo, cambi più frequenti e costi più elevati.
Gli attuali metodi di monitoraggio dell’usura degli utensili presentano delle limitazioni a causa del rumore imprevedibile dei sensori e delle condizioni di acquisizione delle immagini non uniformi. Per ovviare a queste problematiche, i ricercatori dell’ORNL hanno sviluppato un innovativo sistema di monitoraggio che fornisce misurazioni dell’usura rapide e precise. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Wear: “Questa innovazione colma il divario tra il rilevamento accurato e il processo decisionale in fabbrica. Offre ai produttori un quadro chiaro dello stato di salute degli utensili, consentendo loro di pianificare le operazioni con sicurezza e migliorare l’efficienza” commenta Ritin Mathews dell’ORNL, ricercatore principale del progetto.
Il rilevamento mediante sensore tattile
Il rilevamento tattile fornisce informazioni precise sull’usura degli utensili direttamente sulla macchina
L’innovativo sistema di monitoraggio del team utilizza un sensore tattile flessibile per acquisire immagini dettagliate del tagliente di un utensile premendolo. Man mano che il sensore si adatta alla forma dell’utensile, registra i dettagli superficiali del tagliente. Algoritmi informatici avanzati analizzano quindi le immagini in tempo reale per rilevare anche i più lievi segni di usura o danni. Queste informazioni consentono ai produttori di programmare la sostituzione al momento ottimale. Il risultato è una soluzione economicamente vantaggiosa che migliora le prestazioni e l’affidabilità del prodotto, eliminando la dipendenza da metodi di stima obsoleti: “Integrando questo sensore tattile, i produttori possono ridurre le interruzioni causate da guasti agli utensili e minimizzare i costi di manodopera legati alla manutenzione correttiva” afferma Mathews.
Questa innovazione in termini di efficienza produttiva offre inoltre all’industria un modo per ridurre i costi di produzione di componenti di alto valore realizzati con materiali costosi e difficili da lavorare, come le leghe di titanio e le superleghe a base di nichel.
Rispetto ai tradizionali sistemi di monitoraggio delle condizioni degli utensili, questo metodo offre molteplici vantaggi nel rilevamento dell’usura. Il sensore è più veloce: impiegando solo pochi secondi, risulta ideale per il monitoraggio automatizzato in tempo reale. Offre una precisione del 98% e risultati coerenti che non risentono delle condizioni di illuminazione. Il sensore è inoltre relativamente economico e facile da integrare nei processi produttivi esistenti: “Questo sistema fornisce un’analisi proattiva della progressione dell’usura degli utensili, consentendo ai produttori di rilevare e risolvere potenziali problemi prima che compromettano la lavorazione di componenti critici” sottolinea Chris Tyler, responsabile del gruppo di ricerca su lavorazioni meccaniche avanzate e macchine utensili presso l’ORNL.
Foto: ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
