Stampi progressivi vs stampi a trasferimento per componenti automobilistici

Introduzione

La scelta tra stampaggio con stampo progressivo e stampaggio con stampo a trasferimento è una decisione legata alla producibilità, non solo una preferenza in termini di attrezzature. Si opti per lo stampaggio con stampo progressivo quando il pezzo può rimanere fissato a una striscia portapezzi, la geometria non richiede un nuovo posizionamento o una rotazione e il volume annuale è sufficientemente elevato da giustificare l’uso di attrezzature più integrate. Scegliete lo stampaggio con stampo a trasferimento quando il pezzo deve essere separato precocemente, richiede un accesso libero tra le stazioni oppure necessita di una formatura più profonda, di pezzi di dimensioni maggiori o di un controllo indipendente delle stazioni. Se entrambe le opzioni sono tecnicamente fattibili, confrontate gli scarti, la disponibilità della piattaforma della pressa, le operazioni secondarie e l’ammortamento degli stampi prima di procedere. Se il volume è basso o il pezzo cambia spesso, uno stampo a linea o a singola operazione potrebbe rappresentare la soluzione migliore.

La questione fondamentale è se il pezzo debba passare attraverso la pressa come parte di un nastro continuo in bobina oppure come singolo grezzo che viene trasferito da una stazione all’altra.

In parole semplici, lo stampaggio a matrici progressive è uno stampaggio ad alta velocità basato su nastri. Lo stampaggio a matrici di trasferimento è uno stampaggio a trasferimento basato su fustelle. Entrambi consentono di produrre componenti automobilistici su larga scala, ma risolvono problematiche diverse.

La scelta giusta dipende dalle dimensioni del pezzo, dalla geometria, dal volume annuale, dall’utilizzo del materiale, dai costi degli stampi, dal rischio di tolleranza e dalla flessibilità del programma. Una piccola staffa con fori e flange può essere l’ideale per gli stampi progressivi. Un guscio imbutito, un telaio o un pezzo 3D alto potrebbero richiedere stampi a trasferimento, poiché non possono rimanere fissati a una striscia portapezzi senza causare interferenze.

Il punto fondamentale è valutare il pezzo prima di progettare l'utensile. Una volta definito il progetto dello stampo, apportare modifiche diventa più costoso e più difficile da verificare. Processi di stampaggio dei metalli come lo stampaggio progressivo e lo stampaggio a matrice mobile sono ampiamente utilizzati nel settore automobilistico e nella produzione industriale. Per una panoramica più ampia delle possibilità di stampaggio e dei metodi di produzione, consultare la sezione dedicata ai servizi di stampaggio dei metalli.

Stampo progressivo vs stampo a trasferimento: cos’è e perché è importante

Concezione di base: stampo progressivo vs stampo a trasferimento

Lo stampaggio con stampi progressivi e lo stampaggio con stampi a trasferimento sono entrambi processi di formatura dei metalli ad alto volume utilizzati nella produzione automobilistica. La differenza fondamentale risiede nel modo in cui il pezzo si sposta attraverso le stazioni di stampaggio.

Nella stampaggio a matrice progressiva, il pezzo rimane attaccato a un nastro continuo e si sposta attraverso diverse stazioni secondo una sequenza fissa. Nella stampaggio a matrice di trasferimento, il grezzo viene separato in una fase iniziale e spostato in modo indipendente tra le stazioni tramite un sistema di trasferimento automatizzato.

I sistemi progressivi sono ottimizzati per la produzione ad alta velocità e la stabilità del nastro. I sistemi di trasferimento sono ottimizzati per la flessibilità di formatura, le dimensioni dei pezzi e l'accesso libero allo stampo.

Caratteristiche principali degli stampi progressivi

Lo stampaggio con stampi progressivi è particolarmente indicato per componenti automobilistici di piccole e medie dimensioni prodotti in grandi volumi. Il nastro controlla la posizione dei pezzi durante l'intero processo, garantendo un'indicizzazione stabile e tempi di ciclo rapidi.

Operazioni quali la foratura, la piegatura, la goffratura e il taglio vengono eseguite in più stazioni in un unico ciclo di lavorazione continuo. Il pezzo viene separato dal nastro solo nella stazione finale.

Caratteristiche principali delle matrici di trasferimento

La stampaggio a trasferimento è pensata per i pezzi che non possono rimanere fissati al nastro durante la formatura. Dopo il tranciaggio iniziale, il pezzo viene spostato in modo indipendente tra le stazioni tramite trasferimento meccanico, robot o pinze.

Ciò consente un accesso libero per l'imbutitura profonda, la formatura su più lati, la rotazione e il riposizionamento. Viene comunemente utilizzato per componenti automobilistici 3D di grandi dimensioni, più spessi o più complessi.

Tabella: Confronto rapido tra stampi progressivi e stampi a trasferimento

Fattibilità: è possibile produrre il componente in questo modo?

Stampo progressivo vs stampo a trasferimento per parti dalla geometria complessa

Lo stampaggio con stampi progressivi è in grado di gestire bene livelli moderati di complessità. Fori, aree congole, elementi in rilievo, linguette, sfalsamenti e piegature possono essere integrati in una sequenza progressiva di strisce, purché il pezzo rimanga stabile nel supporto.

La sfida si presenta quando la complessità del pezzo influisce sul percorso del nastro. Forme alte, pareti profonde o elementi che sporgono nel percorso di avanzamento possono interferire con il nastro, con le stazioni adiacenti o con lo spazio libero dello stampo. La scelta tra stampo progressivo e stampo a trasferimento per pezzi dalla geometria complessa dipende spesso dalla capacità del pezzo di continuare a muoversi lungo un nastro rettilineo senza urtare.

La stampaggio a trasferimento è più indicata per imbutiture profonde, pareti alte, gusci, telai e formatura su più lati. Poiché il grezzo è libero, il processo consente uno spazio di manovra maggiore per lo stampo. Consente inoltre di ruotare o riposizionare il pezzo quando l'operazione successiva richiede un orientamento diverso.

Prima di scegliere un processo, verificare la presenza di interferenze nell’avanzamento, il gioco della striscia, la direzione di formatura, le esigenze di rotazione del pezzo e se il supporto è in grado di sostenere il pezzo durante tutte le operazioni.

Quando lo stampaggio con stampi progressivi non è indicato

Lo stampaggio a matrice progressiva non è indicato quando il pezzo non può rimanere fissato a una striscia portapezzi durante l'intera sequenza di formatura. Se il pezzo deve essere completamente libero prima delle operazioni successive, il trasferimento rappresenta solitamente la soluzione più sicura.

Si corre un rischio anche quando l’altezza di imbutitura profonda interferisce con l’avanzamento del nastro. Una coppa, un guscio o una parete alta potrebbero urtare lo stampo, il nastro o la stazione adiacente durante l’avanzamento del nastro. Ciò può causare errori di alimentazione, danni o una formatura instabile.

Anche i semilavorati di grandi dimensioni possono rendere poco redditizia l’utilizzazione di utensili progressivi, poiché lo scheletro della lamiera e la striscia di supporto possono generare una quantità elevata di scarti. Se il materiale è costoso, come il rame, l’acciaio inossidabile o una lega speciale, il costo degli scarti può determinare la scelta del processo.

L'utensileria progressiva è meno indicata quando il pezzo richiede capovolgimento, rotazione, cambio di presa, accesso laterale o formatura che interrompe la continuità del nastro portapezzi. L'indicizzazione basata sul nastro limita la libertà di orientamento, l'accesso allo stampo e il supporto per elementi alti o altamente tridimensionali, pertanto possono verificarsi interferenze e instabilità prima del taglio finale. La scelta dello stampo progressivo dovrebbe inoltre essere valutata in relazione al bilanciamento del carico, alla direzione delle bave e alla possibilità di mantenere il controllo dei punti di riferimento critici durante l'intera sequenza di lavorazione del nastro.

Limiti della stampaggio a matrice di trasferimento per materiali sottili

I semilavorati sottili possono risultare difficili da afferrare e trasferire senza deformazioni, poiché la loro rigidità è bassa rispetto alla campata durante la presa e il movimento. La forza di presa, la strategia di aspirazione, il supporto dei bordi, l’accelerazione, la lubrificazione e i requisiti di protezione della superficie influiscono tutti sulla stabilità della movimentazione durante il trasferimento. Il trasferimento può comunque essere fattibile, ma il preventivo dovrebbe specificare il concetto di movimentazione e le prove a sostegno dello stesso, quali simulazioni, cronologia delle prove o precedenti relativi a pezzi simili.

Requisiti di tonnellaggio delle presse per pezzi stampati complessi

I requisiti di tonnellaggio delle presse per i pezzi stampati complessi dipendono dallo spessore del materiale, dalla resistenza del materiale, dalla superficie del pezzo, dalla profondità di imbutitura e dalla difficoltà di formatura. Secondo le linee guida di ingegneria dei materiali fornite da ASM Internazionale, la forza di formatura è fortemente influenzata sia dalle proprietà meccaniche del materiale sia dal percorso di deformazione durante il processo.

In uno stampo progressivo, la pressa può essere sottoposta a carico proveniente da più stazioni contemporaneamente. La foratura, la formatura, la coniazione e il taglio possono avvenire tutti durante la stessa corsa, pertanto il tonnellaggio totale non si basa su un unico elemento. Anche la distribuzione del carico sull’intero stampo è importante, poiché un carico non uniforme può influire sulla durata dello stampo e sull’uniformità dei pezzi.

In uno stampo a trasferimento, la tonnellata viene considerata per stazione e per sequenza. Una stazione di imbutitura profonda può determinare il carico richiesto alla pressa, mentre le stazioni di rifilatura o punzonatura possono generare profili di carico diversi. La sequenza di formatura dovrebbe mantenere i carichi entro i limiti della capacità della pressa ed evitare un flusso instabile del materiale.

La verifica del tonnellaggio dovrebbe avvenire prima dell'approvazione del progetto dello stampo, in particolare per i componenti automobilistici spessi, ad alta resistenza, di ampia superficie o imbutiti.

Come funziona ciascun processo: disposizione su nastro vs trasferimento dei semilavorati

Disposizione progressiva delle strisce, progettazione del supporto, passo e limite di taglio

Nello stampaggio progressivo, il materiale in bobina viene alimentato in uno stampo a più stazioni. Il nastro avanza con un passo fisso, ovvero la distanza tra una stazione e quella successiva. Ad ogni corsa, ogni stazione esegue l'operazione assegnata su una posizione diversa del pezzo.

La striscia di supporto determina la posizione del pezzo. Può essere progettata come supporto su un solo lato, su entrambi i lati o in un’altra forma, a seconda della forma del pezzo. Il supporto deve essere sufficientemente resistente da poter tirare e posizionare il pezzo senza strapparlo o deformarlo.

La stazione finale separa il pezzo finito dal nastro. Gli scarti rimangono nello scheletro.

Uno schema di disposizione del nastro progressivo dovrebbe indicare la direzione di avanzamento della bobina, il passo, i piloti, il trasportatore, l’avanzamento del pezzo, le caratteristiche di formatura e il taglio finale. Questa rappresentazione visiva è utile perché molte questioni relative alla fattibilità possono essere individuate direttamente nello schema di disposizione del nastro.

Gestione dei pezzi grezzi in trasferimento, sequenziamento delle stazioni e automazione

La stampaggio a trasferimento inizia solitamente con un semilavorato. Il semilavorato può essere realizzato nella prima stazione oppure fornito già pretagliato. Successivamente passa attraverso diverse stazioni, quali imbutitura, formatura, rifilatura, punzonatura, ricontornatura e bordatura.

Il sistema di trasferimento può utilizzare un movimento a 2 o a 3 assi. Un sistema a 2 assi è in grado di sollevare e spostare il pezzo in avanti. Un sistema a 3 assi offre un maggiore controllo sul posizionamento. È inoltre possibile ricorrere a robot nei casi in cui sia necessario un movimento più flessibile.

Il riposizionamento dei pezzi è uno dei principali vantaggi. Il semilavorato può essere spostato o ruotato in modo che ogni stazione abbia un accesso migliore. Uno schema del processo con matrici di trasferimento dovrebbe mostrare il semilavorato che esce dalla prima stazione, si sposta tra le matrici e viene posizionato per ciascuna operazione.

Differenze nei tempi di configurazione tra stampi progressivi e stampi a trasferimento

Le differenze nei tempi di configurazione tra gli stampi progressivi e quelli a trasferimento derivano dagli elementi che devono essere allineati e sincronizzati.

La configurazione dello stampo progressivo dipende dalla temporizzazione complessiva dello stampo, dal passo di avanzamento, dai piloti, dall’avanzamento del nastro, dalla rettilineità del materiale e dalla temporizzazione del taglio. Se il nastro non avanza correttamente, ogni stazione può risentirne.

La configurazione dello stampo di trasferimento è legata all'allineamento delle stazioni, alla sincronizzazione dell'automazione, alla posizione della pinza, all'altezza di sollevamento e al trasferimento del pezzo. Ogni stazione deve ricevere il grezzo nella posizione e nell'orientamento corretti.

Per la pianificazione della produzione, gli stampi progressivi possono rivelarsi efficienti una volta messi a punto e stabilizzati, ma l’attrezzatura integrata potrebbe richiedere un’attenta configurazione. Gli stampi a trasferimento potrebbero richiedere più tempo per la sincronizzazione dell’automazione e i controlli di passaggio da una stazione all’altra.

È possibile eseguire la formatura profonda con uno stampo progressivo?

In alcuni stampi progressivi è possibile eseguire operazioni di imbutitura moderata. Il pezzo deve rimanere sostenuto dal nastro e l’imbutitura deve non ostacolare il passaggio attraverso lo stampo e il percorso di alimentazione.

I limiti riguardano l'alimentazione del nastro, lo spazio libero nelle stazioni, il supporto del trasportatore e l'altezza di trafilatura. Se il profilo trafilato diventa troppo alto o instabile, il nastro potrebbe non scorrere in modo sicuro. Inoltre, il trasportatore potrebbe deformarsi durante il flusso del materiale.

La stampaggio a trasferimento è generalmente preferita per gusci profondi, coppe e forme 3D alte, poiché il grezzo può muoversi liberamente e lo stampo ha un accesso più agevole.

Vantaggi e limiti: velocità, scarti, flessibilità

In che modo il volume di produzione influisce sulla scelta dello stampo

Utilizzare il volume solo dopo aver verificato la fattibilità geometrica e di movimentazione. In molti programmi, un volume annuo basso favorisce approcci in linea, a singola operazione o con trasferimenti più semplici; un volume medio può giustificare entrambi i processi a seconda degli scarti, del numero di stazioni e del rischio di cambiamento; un volume elevato favorisce lo stampaggio progressivo quando la stabilità del nastro e l’accessibilità alle stazioni sono accettabili. Qualsiasi regola empirica relativa al volume dipende anche dal valore del materiale, dall’intensità di imbutitura, dalle operazioni secondarie richieste e dalla capacità disponibile della pressa.

Rischio di scarti nella stampaggio con stampi progressivi

Il rischio di scarti nella stampaggio con stampi progressivi deriva dal nastro portapezzi e dallo scheletro del nastro. Il materiale è necessario non solo per il pezzo stesso, ma anche per il trasporto, il posizionamento e l'alimentazione del nastro.

Nel caso di pezzi di piccole dimensioni, questi scarti possono essere accettabili poiché l’elevata velocità e i bassi costi di movimentazione possono compensare lo spreco di materiale. Per i pezzi di grandi dimensioni, invece, lo scheletro può diventare un fattore di costo rilevante. Il problema si aggrava quando il materiale è costoso.

I semilavorati da trasferimento possono consentire un migliore nesting per i pezzi di grandi dimensioni, poiché il semilavorato può essere tagliato più vicino alla forma richiesta. La differenza effettiva in termini di scarti dipende dalla forma del semilavorato, dalla larghezza della bobina, dalla disposizione del nesting e dai requisiti di stabilità del nastro. È opportuno verificarla tramite un’analisi dell’utilizzo del materiale, anziché darla per scontata.

Compromessi in termini di costi tra lo stampaggio con stampi progressivi e quello con stampi a trasferimento

Confronta il costo totale considerando l’insieme di attrezzature, l’utilizzo del materiale, la frequenza dei cicli, l’allestimento, la manutenzione, l’automazione e qualsiasi operazione secondaria non eseguita nello stampo. Una semplice verifica del punto di pareggio consiste nel dividere il costo aggiuntivo delle attrezzature per il risparmio per pezzo: il risultato è il volume di pareggio. Gli stampi progressivi comportano spesso un costo integrato dello stampo più elevato, ma anche un sistema a trasferimento può diventare ad alta intensità di capitale quando il numero di stazioni, lo sviluppo della movimentazione e l’automazione della pressa sono complessi. Il confronto dei costi dovrebbe specificare la base di layout del nastro o del grezzo, l’ipotesi relativa agli scarti e quali caratteristiche vengono realizzate all’interno dello stampo rispetto alle operazioni successive.

Flessibilità: sequenza progressiva fissa vs sequenza di trasferimento regolabile

Uno stampo progressivo fissa la sequenza in un unico layout integrato a striscia. Una volta realizzato lo stampo, può risultare difficile apportare modifiche al passo, al design del supporto, all’ordine delle stazioni o alla geometria dei pezzi.

Gli stampi a trasferimento possono essere più flessibili in termini di regolazione, poiché le operazioni sono suddivise tra le diverse stazioni. Ciò non significa che le modifiche siano semplici, ma può risultare più agevole modificare una singola stazione o regolare la sequenza piuttosto che ricostruire uno stampo progressivo di grandi dimensioni.

Il rischio legato alle modifiche tecniche può favorire il trasferimento nei programmi di sviluppo in cui la geometria dei componenti è ancora in evoluzione. I componenti stabili, maturi e prodotti in grandi volumi tendono a favorire la produzione progressiva, purché la geometria lo consenta.

Problemi comuni, modalità di guasto e rischi per la qualità

Cause del disallineamento dei componenti nella stampaggio con matrici di trasferimento

Tra le cause del disallineamento dei pezzi nella stampaggio con matrice a trasferimento figurano la posizione delle dita di trasferimento, le variazioni delle pinze di presa, il movimento dei grezzi e la sincronizzazione tra le stazioni.

Il semilavorato viene riposizionato ad ogni stazione, quindi ogni operazione di prelievo e posizionamento introduce una variazione. Se il semilavorato si sposta durante il trasferimento, l’operazione successiva di formatura o punzonatura potrebbe risultare fuori posizione.

Il disallineamento può anche derivare dalla deformazione del semilavorato. Un semilavorato sottile o flessibile potrebbe non rimanere ben disteso dopo essere stato maneggiato. I supporti di posizionamento, le guide, i sensori e i punti di contatto delle pinze devono garantire il controllo di questo rischio.

Modalità di guasto più comuni nelle operazioni con stampi di trasferimento

Tra le modalità di guasto più comuni nelle operazioni con stampi a trasferimento figurano prelievi errati, caduta dei pezzi grezzi, collisioni durante il trasferimento, formazione di pieghe, assottigliamento ed errori di passaggio tra le stazioni.

Gli errori di prelievo si verificano quando la pinza non afferra correttamente il semilavorato. La caduta dei semilavorati può danneggiare il pezzo o lo stampo. Possono verificarsi collisioni durante il trasferimento se la sincronizzazione, l’altezza di sollevamento o la posizione del pezzo non sono corrette.

L'imbutitura profonda comporta rischi di formatura. Il materiale può raggrinzirsi se scorre troppo liberamente, oppure assottigliarsi e lacerarsi se viene sottoposto a una trazione eccessiva. I registri di manutenzione e i dati di produzione sono utili perché indicano quali stazioni causano problemi ricorrenti.

Problemi di manutenzione relativi agli stampi a stampaggio progressivo

Tra i problemi di manutenzione relativi agli stampi a punzonatura progressiva figurano l'usura del punzone, i programmi di affilatura, l'usura dei perni di guida, la sincronizzazione dell'avanzamento, gli errori di avanzamento del nastro e la complessa sincronizzazione dello stampo tra le diverse stazioni.

Poiché molte operazioni avvengono in un unico stampo, un punzone usurato o una stazione con tempistica errata possono compromettere l’intero processo. La formazione di bave, lo scostamento nella posizione dei fori o forme non uniformi possono indicare un’usura degli utensili o problemi di avanzamento.

Gli stampi progressivi richiedono una manutenzione controllata, poiché le elevate frequenze di corsa possono causare un’usura rapida. Più stazioni e operazioni interne allo stampo vengono aggiunte, più diventano importanti i controlli preventivi.

In che modo la formazione di bave influisce sulle prestazioni dei pezzi stampati

La formazione di bave può influire sull'assemblaggio, sul funzionamento elettrico, sulla resistenza alla fatica e sulla sicurezza durante la manipolazione. Una bava può interferire con le parti di accoppiamento o impedire che una staffa si appoggi correttamente. Nei componenti elettrici, le bave possono influire sul comportamento dei contatti.

Le bave possono inoltre fungere da punti di concentrazione delle sollecitazioni, dove possono formarsi delle crepe in presenza di sollecitazioni cicliche. Per i componenti automobilistici, è necessario valutare l’orientamento e l’altezza delle bave in relazione all’assemblaggio e al funzionamento.

I metodi di controllo comprendono il controllo del gioco dello stampo, l'affilatura del punzone, la pianificazione della direzione delle bave e l'ispezione. La direzione delle bave dovrebbe essere definita prima della progettazione dell'utensile, qualora ciò sia rilevante per l'assemblaggio o le prestazioni.

Fattori di costo, tolleranza e tempi di consegna

Fattori che incidono sul costo degli stampi per stampaggio progressivo

Tra i fattori che incidono sul costo degli stampi a matrice progressiva figurano il numero di stazioni, la complessità del pezzo, i requisiti di tolleranza, le operazioni eseguite all’interno dello stampo, la complessità della disposizione del nastro, lo spessore del materiale e la sua durezza.

Un numero maggiore di stazioni comporta una maggiore complessità delle attrezzature, un maggior numero di interazioni temporali e un maggiore carico di lavoro di debug. Le tolleranze ristrette potrebbero richiedere guide di posizionamento più precise, un controllo più stabile delle strisce e un maggior numero di ispezioni durante la fase di collaudo.

Le operazioni eseguite direttamente nello stampo, quali la coniazione, la goffratura, la filettatura o l’inserimento, possono ridurre le lavorazioni secondarie, ma aumentano la complessità dello stampo. Anche la disposizione delle strisce incide sui costi, poiché occorre trovare un equilibrio tra il design del supporto, il passo e l’utilizzo del materiale.

Caratteristiche progettuali che aumentano il costo degli stampi di stampaggio

Tra le caratteristiche di progettazione che aumentano il costo degli stampi di stampaggio figurano le forme profonde, i raggi interni stretti, le caratteristiche con fori multipli, le distanze ridotte tra le caratteristiche e i bordi, la coniatura, la goffratura e l’esigenza di eliminare le operazioni secondarie.

Gli stampi profondi richiedono spesso un numero maggiore di stazioni e più prove. I raggi interni stretti possono aumentare il rischio di fessurazioni o di ritorno elastico. Le distanze ridotte tra gli elementi e i bordi possono limitare la forza del punzone o influire sulla deformazione del pezzo.

Le operazioni con forature multiple potrebbero richiedere un'attenta progettazione del supporto dei punzoni e dei piani di affilatura. La coniazione e la goffratura aumentano il carico di formatura e il rischio di usura degli utensili.

Le sfide legate alla tolleranza nella stampaggio di metalli ad alto volume

Le difficoltà legate alla tolleranza nella stampaggio di metalli ad alto volume derivano dalla precisione di avanzamento, dall'usura degli utensili, dal ritorno elastico e dalle variazioni nel posizionamento durante il trasferimento. Dal punto di vista del sistema di qualità, IATF 16949 impone ai produttori di adottare misure di controllo preventivo volte a ridurre la variabilità dei processi negli ambienti di produzione ad alto volume.

Nella stampaggio progressivo, la precisione di avanzamento e il controllo del pilota influenzano il posizionamento da una stazione all’altra. Nella stampaggio a trasferimento, il riaggancio e il posizionamento delle fustelle costituiscono un’ulteriore fonte di variazione.

Il ritorno elastico dipende dal comportamento del materiale, dallo spessore, dalla geometria del pezzo e dalla compensazione degli stampi. L’usura degli stampi può modificare nel tempo le dimensioni del foro, l’altezza delle bave e la qualità dei bordi. Questi rischi devono essere valutati durante la progettazione dello stampo, le prove di collaudo e la pianificazione del controllo di produzione.

Tempi di consegna degli utensili per i progetti di stampaggio con stampi progressivi

I tempi di preparazione degli stampi per i progetti di stampaggio con stampi progressivi dipendono dalla complessità dei pezzi, dal numero di stazioni, dalla disposizione delle strisce, dalla progettazione degli stampi, dai cicli di collaudo e dalle esigenze di convalida.

La progettazione e il debug di strumenti complessi e progressivi possono richiedere più tempo, poiché molte operazioni devono funzionare in sinergia all’interno di un unico stampo. Una modifica in una stazione può influire sulle stazioni successive.

Gli stampi per la lavorazione a trasferimento possono essere più modulari, ma richiedono comunque l’allineamento delle stazioni, la sincronizzazione dei processi automatizzati e la verifica della movimentazione dei pezzi. I tempi di consegna dovrebbero basarsi sul rischio di formatura, non solo sul numero di stampi.

Controlli su materiale, spessore e qualità dello stampaggio

Influenza delle variazioni di spessore del materiale sulla qualità dello stampaggio

L'impatto delle variazioni di spessore del materiale sulla qualità dello stampaggio può essere significativo. Lo spessore influisce sul carico di formatura, sul ritorno elastico, sull'altezza delle bave, sul comportamento di imbutitura e sulla rigidità del pezzo.

Una bobina più spessa può richiedere una forza di formatura maggiore e può presentare un comportamento di ritorno elastico diverso. Una bobina più sottile può essere più soggetta a formare grinze, a deformarsi o ad assottigliarsi durante l’imbutitura.

Anche la variazione dello spessore influisce sul gioco dello stampo. Se il gioco non è adeguato all’effettivo intervallo di spessori del materiale, l’altezza delle bave e la qualità dei bordi potrebbero variare. La pianificazione dei controlli dovrebbe tenere conto dell’intero intervallo di spessori del materiale, non solo dello spessore nominale.

Problemi relativi al controllo qualità nei componenti stampati per il settore automobilistico

Tra i problemi relativi al controllo qualità dei componenti stampati per il settore automobilistico figurano la ripetibilità dimensionale, la posizione dei fori, il controllo dell’angolo della flangia, i difetti superficiali, le fessurazioni, le grinze e l’assottigliamento.

I pezzi progressivi richiedono spesso controlli relativi alle dimensioni di avanzamento, alle bave e alla posizione delle caratteristiche. I pezzi a trasferimento richiedono spesso controlli relativi alla qualità di imbutitura, all’allineamento delle stazioni, alle condizioni superficiali e alla precisione di rifilatura.

La pianificazione della qualità nel settore automobilistico dovrebbe definire le dimensioni critiche, le superfici funzionali, la direzione delle bave e la frequenza delle ispezioni. Il processo dovrebbe inoltre tenere conto delle modalità di guasto note, individuate durante le prove preliminari e sulla base della cronologia produttiva.

Utilizzo del materiale: nastri in bobina vs. fogli pretagliati

Lo stampaggio progressivo sfrutta la stabilità del nastro in bobina, ma comporta la produzione di scarti sotto forma di supporti e scheletri. Questo metodo può rivelarsi efficiente per i pezzi di piccole dimensioni, nei casi in cui la disposizione dei pezzi sul nastro consenta di incastrarli bene tra loro.

La stampa a trasferimento utilizza fustelle separate. Per i pezzi di grandi dimensioni, le fustelle pretagliate possono consentire un migliore impilamento del materiale e una riduzione degli scarti di scheletro.

L'ottimizzazione dell'utilizzo del materiale assume maggiore importanza quando si utilizzano rame, acciaio inossidabile o leghe speciali. In questi casi, un processo che generi meno scarti può compensare tempi di ciclo più lunghi o costi di movimentazione più elevati.

Lista di controllo: cosa verificare prima del rilascio del progetto di uno strumento

Prima di approvare il progetto di un utensile, verificare i seguenti punti:

Applicazioni e casi d'uso per tipo di componente

Componenti stampati per il settore automobilistico: staffe, clip, gusci e strutture

I componenti stampati per il settore automobilistico coprono una vasta gamma. Gli stampi progressivi sono comunemente utilizzati per piccole staffe, clip, connettori, schermi e altri componenti compatti con elevati volumi di produzione annuali.

Gli stampi a trasferimento sono comunemente utilizzati per gusci, parti strutturali, telai e componenti imbutiti. Questi componenti richiedono spesso un accesso più ampio allo stampo e potrebbero non riuscire a superare la striscia di trasporto.

I fattori determinanti sono solitamente le dimensioni, la geometria e il volume annuo. Un pezzo prodotto in grandi volumi non è automaticamente adatto alla stampaggio a progressione se la sua geometria non consente l'inserimento in una striscia.

Elettronica e materiale elettrico

Nel settore dell'elettronica e dell'apparato elettrico si ricorre spesso allo stampaggio progressivo. Terminali, contatti, pin e piccoli componenti di precisione sono solitamente abbastanza piccoli da consentire l'alimentazione a nastro e la produzione ad alta velocità.

Gli stampi progressivi consentono di integrare le operazioni di foratura, conio, formatura e tranciatura in una sequenza controllata. Ciò garantisce la ripetibilità in caso di volumi elevati.

La stampaggio a trasferimento viene utilizzato solo quando la geometria supera i limiti del nastro, ad esempio quando il pezzo diventa troppo grande, troppo alto o richiede un riposizionamento.

Alloggiamenti imbutiti, coppe e componenti formati in 3D

Gli alloggiamenti imbutiti, le coppe e i componenti formati in 3D richiedono spesso l'utilizzo dello stampaggio a trasferimento. Le pareti alte e i gusci profondi necessitano di un accesso libero allo stampo e di un flusso controllato del materiale.

Se il pezzo non riesce a superare una striscia di trasporto, l'utilizzo di stampi progressivi diventa rischioso. Un processo a trasferimento consente di spostare liberamente il grezzo tra le stazioni di imbutitura, rifilatura, punzonatura e ricalcatura.

Quando lo stampaggio con stampo di trasferimento è preferibile allo stampaggio con stampo progressivo

Lo stampaggio con stampo a trasferimento è preferibile allo stampaggio con stampo progressivo quando il pezzo presenta un ingombro ampio, richiede un imbutitura profonda, ha una forma tridimensionale alta o necessita di rotazione e riposizionamento.

Potrebbe inoltre rivelarsi una soluzione migliore nei casi in cui il nesting del materiale sia fondamentale. Per i pezzi di grandi dimensioni, i semilavorati di trasferimento possono ridurre gli scarti derivanti dai nastri portapezzi.

La lavorazione a trasferimento può essere adatta anche a programmi di volume medio in cui è difficile giustificare i costi progressivi degli stampi. Ciò vale in particolare quando sono probabili modifiche al progetto o quando la sequenza di formatura potrebbe richiedere adeguamenti.

Guida alla scelta: come scegliere il tipo di stampo giusto

Matrice decisionale: volume, dimensioni, geometria, materiale, tolleranza e budget

Una matrice decisionale pratica dovrebbe tenere conto di volume, dimensioni, geometria, costo dei materiali, rischio di tolleranza e budget per gli utensili.

Prima di scegliere un progetto di stampo, segui la seguente sequenza decisionale. Verifica innanzitutto se il pezzo può rimanere fissato al nastro durante tutte le stazioni di formatura. Successivamente, verifica se il processo richiede rotazione, ripresa, accesso laterale o una profondità di imbutitura che possa interferire con l’avanzamento del nastro. Successivamente, verificare le dimensioni del piano di lavoro della pressa, la potenza della pressa, l’altezza di chiusura, il sistema di alimentazione e la capacità di automazione del trasferimento presso il fornitore. Solo dopo aver effettuato queste verifiche di fattibilità si dovrebbe procedere alla valutazione del volume annuo, del livello di scarti, dell’onere di manutenzione e dell’ammortamento degli stampi.

La matrice che segue riassume questi fattori decisionali in un formato di confronto strutturato.

I fattori di spareggio includono la durata del programma, i requisiti di ispezione, la disponibilità delle presse, il costo dei materiali e la possibilità che il pezzo rimanga fissato al nastro.

Come si confrontano i preventivi relativi agli stampi progressivi e a quelli a trasferimento?

Non limitatevi a confrontare i preventivi per stampi progressivi e a trasferimento solo in base al prezzo degli stampi. Non valutate i preventivi considerando esclusivamente il costo o il tempo di ciclo. Confronta il costo degli stampi tenendo conto delle ipotesi relative agli scarti, della frequenza dei cicli, dei requisiti di allestimento, della strategia di manutenzione, della capacità di tolleranza, dei tempi di consegna e dell’approccio di convalida. Ogni fornitore dovrebbe spiegare chiaramente come viene definito il layout del nastro o del grezzo, quali ipotesi di processo vengono utilizzate e se la fattibilità è supportata da simulazioni, dalla cronologia delle prove o da precedenti relativi a pezzi simili.

Chiedere in che modo il fornitore ha stimato l'utilizzo del materiale. Per le attrezzature a avanzamento progressivo, verificare la disposizione dei nastri e gli scarti del supporto. Per le attrezzature a trasferimento, verificare il nesting dei grezzi e i rischi legati alla movimentazione durante il trasferimento.

Si confrontino inoltre le ipotesi relative alla manutenzione degli utensili. Un prezzo contenuto degli utensili potrebbe non tradursi in un costo inferiore se l’usura, la formazione di bave o i problemi di regolazione aumentano il rischio di produzione.

Cosa dovrebbero verificare gli acquirenti prima di scegliere un processo di stampaggio?

Gli acquirenti dovrebbero verificare se il componente possa rimanere fissato a una striscia durante tutte le operazioni. In caso contrario, il trasferimento è probabilmente la soluzione migliore.

Dovrebbero inoltre verificare se il pezzo richiede imbutitura, rotazione o accesso libero. È opportuno valutare gli scarti di materiale qualora il grezzo sia di grandi dimensioni o il materiale sia costoso.

Il volume annuale è importante, ma non dovrebbe prevalere sulla producibilità. Anche un componente prodotto in volumi molto elevati richiede comunque l'utilizzo di stampi a trasferimento se la sua geometria non consente la lavorazione con uno stampo progressivo.

Lista di controllo: dati da inviare per ricevere una raccomandazione relativa al processo

Invia questi elementi per ricevere un consiglio sulla procedura da seguire:

• Disegno 2D e CAD 3D
• Specifiche dei materiali e spessori
• Volume annuale e durata del programma
• Tolleranze critiche
• Requisiti relativi alla superficie e alle bave
• Rischio previsto legato alle modifiche progettuali
• Requisiti di ispezione previsti

Maggiore è la qualità dei dati di input, più facile sarà confrontare gli stampi progressivi con quelli a trasferimento in termini di fattibilità, costi, scarti, rischio di tolleranza e tempi di consegna.

FAQ

Riferimenti

https://www.iatfglobaloversight.org/iatf-169492016/about/

https://www.asminternational.org/materials-resources