La Zuppa alle Noci di Trafile e Stampi

Descrivere il settore degli stampi e delle matrici come ampio o di vasta portata è come definire un coltellino svizzero un cacciavite fantasioso. Matrici per stampaggio progressivo, utensili per presse piegatrici, stampi per soffiaggio, stampi per pressofusione e matrici per forgiatura: questi sono solo alcuni dei prodotti lavorati che una persona potrebbe imparare a costruire quando ottiene il certificato Tool and Die presso l'istituto tecnico-professionale locale (che dovrebbero perseguire più giovani), un luogo che aiuta a far girare le ruote della civiltà.

Nonostante il titolo di questo articolo, è ben lungi dall'essere un'immersione completa nella creazione di utensili. Ciò richiederebbe molte centinaia di pagine e il contributo di dozzine di esperti del settore. Fornirà, tuttavia, alcune informazioni sulla tecnologia di lavorazione dietro le complesse forme tridimensionali presenti negli stampi per iniezione plastica, nonché alcune indicazioni sul software necessario per progettare, simulare e ottimizzare questi sofisticati assemblaggi.

Inoltre, gran parte di quanto descritto qui si applica anche ad altre applicazioni di produzione di utensili, come gli stampi per stampaggio utilizzati per formare pannelli di carrozzeria automobilistica o gli stampi per l'imballaggio termoformato che ha mantenuto calda la cena da asporto mentre tornavi a casa ieri sera. Lo stesso vale per gli utensili da taglio, i macchinari CNC e i software CAM utilizzati per produrre queste superfici altamente precise, spesso a forma libera, che sono tutte altrettanto necessarie per produrre i componenti presenti in settori come quello aerospaziale e medico. La domanda quindi diventa: cosa c'è di così speciale nel lavoro con matrici e stampi?

Sean Shafer, responsabile del segmento per il mercato delle matrici e degli stampi di Makino Inc., ha alcune idee. Il costruttore di macchine di Mason, Ohio, è ben noto per la sua presenza in questo settore e Shafer, insieme al responsabile marketing del prodotto Dave Ward, lavora con l'azienda da più tempo di quanto molti lettori abbiano la patente di guida. I veterani del settore hanno elencato diversi elementi chiave di differenziazione tra questo e altri tipi di lavorazione, a cominciare dalla complessità.

"È stato scritto molto ultimamente su Tesla e sulla Giga Press del gruppo Idra, ma questa è solo la punta dell'iceberg", ha detto Shafer. “L’industria automobilistica nel suo complesso ha compreso l’importanza di combinare più componenti strutturali in un’unica pressofusione. Riduce i tempi di installazione, riduce il peso e aggiunge rigidità strutturale al veicolo.

Tuttavia, come ha sottolineato Ward, la produzione di queste parti richiede stampi più grandi e più profondi rispetto al passato, lavoro per il quale i tradizionali centri di lavoro a tre assi sono meno produttivi. “È necessaria la capacità di inclinare il mandrino, in modo da ottenere l'angolo di attacco più efficace e raggiungere queste caratteristiche profonde senza dover sporgere eccessivamente l'utensile. Questo approccio non solo migliora la durata dell’utensile e la finitura superficiale, ma aumenta significativamente la velocità di rimozione del metallo”.

Stanno parlando di centri di lavoro CNC a cinque assi, una tecnologia che sta cambiando il modo in cui le officine di ogni tipo producono pezzi. Makino ha recentemente ampliato la propria offerta in quest'area con due macchine, la V100S e la D2, entrambe "costruite da zero appositamente per componenti di stampi e matrici di grandi dimensioni". L'azienda continua inoltre a offrire automazione sotto forma di robotica integrata e sistemi di cambio pallet. Ridendo, Ward ha osservato: "Visitiamo molti negozi e ci sono tre tendenze principali in questo momento: cinque assi, cinque assi e automazione".

Lavorare su una fresatrice a tre assi significa che la fresa è sempre orientata perpendicolarmente al pezzo, ha sottolineato Ward. Ciò va bene per la foratura, la spianatura e altre operazioni di lavorazione comuni, ma con le cavità dello stampo, che in genere vengono finite con frese a punta sferica, la punta dell'utensile spesso esegue gran parte del taglio. Sfortunatamente, le velocità superficiali si avvicinano allo zero man mano che ci si avvicina a questo “punto zero”, riducendo notevolmente i tassi di rimozione del metallo.

"Ora, se riesci a inclinare la fresa ad angolo come con una macchina a cinque assi, stai tagliando con la periferia della sfera", ha detto Shafer. “Potresti ottenere sei flauti efficaci invece di uno. Ciò genera un'azione di taglio molto migliore e, poiché puoi stroncare l'utensile, elimini le vibrazioni e puoi avanzare in modo molto più aggressivo. Sono vantaggi come questi che rendono i centri di lavoro a cinque assi la macchina utensile preferita in molte officine di stampi e matrici. Sono l’unica strada da percorrere, indipendentemente dalle dimensioni del lavoro che stai svolgendo”.