Misura innovativa

Stihl - Germania

Quando si deve misurare in tre turni, i processi lenti e la laboriosa tecnologia di misura tradizionale possono mettere a dura prova la pazienza, l'efficacia e l'efficienza.  Compiendo un salto di qualità nella tecnologia di misura, la tradizionale azienda sveva Stihl ha ora accelerato in modo significativo il controllo qualità di alberi a gomiti e bielle presso il proprio stabilimento principale a Waiblingen in Germania. Impiega la macchina di misura a coordinate (CMM) 3D Leitz PMM-C e software parametrico che permette all'operatore il controllo automatico anche con le misure complesse.

Che sia lo strumento affidabile per abbattere gli alberi, l'utensile per gli amanti del fai-da-te, lo strumento multifunzione usato dall'esercito e dalla polizia, o come salvavita dai vigili del fuoco e dalle squadre di primo soccorso nelle catastrofi, la motosega Stihl è richiesta in tutto il mondo. A tal punto che a volte si sono dovuti noleggiare interi aerei di trasporto merci per riuscire a soddisfare l'enorme domanda da parte dei taglialegna in Canada e negli USA.

Il principale costruttore di motoseghe nel mondo, tuttavia, può fare molto più di questo. Il Gruppo Stihl sviluppa, fabbrica e vende una vasta gamma di utensili a motore per la silvicoltura e l'agricoltura, come pure per il giardinaggio, l'edilizia e l'uso privato. La sua gamma di prodotti si estende dai soffiatori alle smerigliatrici e dalle trivelle alle attrezzature per la pulizia: oltre 10 gruppi di prodotti.


Fondata nel 1926 e con sede a Waiblingen-Neustadt in Germania, l'azienda familiare sveva ha attualmente circa 15.000 dipendenti nel mondo e ha superato il fatturato di 3 miliardi di euro nel 2015.  Allo stesso tempo i suoi investimenti nel mondo di 235 milioni di euro nel 2015 hanno segnato un nuovo record nella storia dell'azienda. Come è nello spirito imprenditoriale svevo, tutti gli investimenti sono stati finanziati con beni della società.  Sono anche stati esaminati a fondo dal punto di vista economico, dell'efficacia e della sicurezza futura prima della decisione finale.

Il piano di investimenti comprendeva la Fabbrica 1 presso la sede principale a Waiblingen dove l'assicurazione qualità del Centro Asse Biella ha coronato di successo il 2015 per Stihl con un balzo in avanti nella tecnologia di misura, sostituendo il suo precedente equipaggiamento con una CMM 3D ultra precisa.

Il cuore degli utensili motorizzati Stihl, l'albero a gomiti e la biella, vengono prodotti al Centro Asse Biella. Il funzionamento perfetto di questi componenti è la base per ottenere prestazioni ottimali e l'assenza di vibrazioni, come pure la leggendaria lunga durata nel tempo di ogni motore Stihl.

"Qui produciamo i componenti di precisione fondamentali con le tolleranze più strette, di pochi micron," spiega Stefan Baumert, responsabile della programmazione qualità asse biella alla Fabbrica 1 di Stihl, a Waiblingen.

Maggiore quantità di lavoro a causa dei numerosi cambi di utensile
"Generalmente eseguiamo verifiche in-process oltre a quelle di collaudo," continua l'ingegnere. "Questo comporta prima di tutto la misura di forma e posizione ma anche il controllo di circolarità, parallelismo e cilindricità, per citare solo le caratteristiche più importanti. Sono necessarie molta abilità manuale e pazienza e proprio qui stava la difficoltà da affrontare, soprattutto nel controllo in-process.

Poiché questi controlli sono troppo complessi perché sia l'operatore stesso a eseguirli in produzione, le misure in-process - oltre al collaudo - dovevano essere eseguite nella sala metrologica da esperti dell'assicurazione qualità. Essenzialmente si trattava di processi di misura che richiedevano un certo grado di esperienza e competenza dell'operatore.
È stato necessario rendere l'intero processo più rapido, più efficiente e più economico. "Avevamo a disposizione una serie di macchine di misura diverse a questo scopo, come le macchine di misura della forma", afferma Baumert ricordando le attrezzature iniziali. "Avere molti sistemi comporta anche molto lavoro, anche solo per il ripetuto serraggio del pezzo per ogni singolo processo di misura. E maggior quantità di lavoro significa spreco di tempo."

La situazione è divenuta critica quando il personale della sala metrologica riusciva a malapena a soddisfare la domanda di un'operatività 24/6. "Per eliminare questi colli di bottiglia abbiamo dovuto far ricorso a dipendenti della produzione per il collaudo nella sala metrologica", spiega Baumert. Questo ha reso necessario istruire, qualificare e in seguito supervisionare i dipendenti della produzione per questo lavoro.

A ciò si aggiunge l'influenza dell'operatore. Le macchine erano molto precise ma perdevano parte della precisione di misura, ad esempio, quando si orientavano manualmente gli alberi a gomito.

Tolleranze strettissime, tempo ridotto e maggiore produttività: un trio che metterebbe in difficoltà persino il più esperto dei responsabili di assicurazione qualità. "Se poi si devono anche soddisfare i requisiti più impegnativi in materia di documentazione e riproducibilità dei risultati di misura, si arriva rapidamente al limite del possibile", afferma il programmatore qualità del Centro Asse Biella.

Era chiaro dunque che bisognava intervenire soprattutto perché stava diventando sempre più difficile reperire parti di ricambio e aggiornamenti software per gli strumenti di misura esistenti.

"Era necessario ridefinire l'intero processo per essere più rapidi, più efficienti e più economici. Serviva minore influenza dell'operatore nel processo di misura e si dovevano ottenere risultati riproducibili," Baumert riassume così le specifiche di un nuovo approccio alla metrologia.

Grandi aspettative di precisione e ripetibilità
In seguito a un'approfondita ricerca di mercato e a un processo di selezione critico, Stihl ha deciso a favore della competenza nel campo delle soluzioni di Hexagon Manufacturing Intelligence e della relativa tecnologia di misura ultra precisa.

"Gli specialisti di Hexagon sono stati quelli che hanno saputo spiegarmi nel modo migliore e più convincente come si potevano soddisfare le nostre esigenze anche per quanto riguardava le funzioni software. E c'è stata subito fiducia", assicura Baumert.

"A Wetzlar abbiamo potuto dimostrare in base a test di misura eseguiti con il cliente su suoi componenti che con la macchina di misura a coordinate ultra precisa Leitz PMM-C eravamo in grado di soddisfare i requisiti di precisione di pochi micron del cliente", spiega Gerhard Ehling, Regional Sales Support Manager in Hexagon Manufacturing Intelligence e coordinatore del progetto Stihl. "Altrettanto importante è stata la dimostrazione del test di capacità per la ripetibilità. Con un valore Cg di 1,33, anche in questo caso Stihl va sul sicuro con noi."

La Leitz PMM-C è una CMM 3D con portale fisso. Unisce massima precisione e velocità eccezionale, garantendo un'ottima produttività di misura. Questo permette alla macchina di gestire in modo rapido ed economico qualunque operazione di misura e può persino essere usata come centro di misura delle dentature.

La struttura a portale fisso in ghisa e bancale in granito garantisce stabilità nel tempo, rigidità degli assi di misura e precisione uniforme in tutto il volume di misura.

L'elevata precisione di misura è resa possibile dal servomotore con viti a ricircolo di sfera che accelera molto velocemente anche sulle brevi distanze, pur mantenendo una determinazione della posizione molto affidabile. Gli assi X e Y disaccoppiati permettono rapide possibilità di correzione e riattivazione. 

Equipaggiata con testa di misura LSP-S2 con scansione ad alta velocità integrata, la Leitz PMM-C è caratterizzata anche dalla sua capacità di rilevare grandi volumi di punti. Questo la rende adatta alla misura rapida della forma, proprio come alla Stihl di Waiblingen.

La scansione ad alta velocità variabile garantisce una velocità di misura ottimale a seconda delle tolleranze e caratteristiche geometriche. Il sensore può seguire rapidamente curve morbide e linee diritte anche se curve repentine e tolleranze strette riducono la velocità del sistema.

Notevole risparmio di tempo nel test di accettazione e controllo in serie
"Il tempo che abbiamo risparmiato nel test di accettazione con la PMM-C è notevole", afferma soddisfatto Baumert, programmatore della qualità di Stihl. "Con la nostra macchina precedente, ci servivano almeno 30 minuti per un ciclo di misura completo di un albero a gomiti, in parte a causa del frequente riposizionamento necessario. Oggi possiamo farlo in soli 7 minuti. E questo avviene con la massima precisione e ripetibilità assoluta. È veramente impressionante!"

Una parte significativa del risparmio di tempo è dovuta all'interfaccia utente personalizzata basata sul software di misura QUINDOS di Hexagon, adattata alle esigenze di Stihl. Baumert lo conferma: "Grazie alla chiara guida utente e all'estesa configurazione dei programmi di misura, i nostri dipendenti si destreggiano senza problemi con il sistema nel controllo automatico. Possono eseguire la misura in modo affidabile e preciso dopo un'unica sessione di formazione." 

"A ciò si aggiunge che l'influenza dell'operatore è praticamente nulla e che il software unito alla macchina offre ottimi risultati di misura quasi automaticamente", aggiunge Ehling, Sales Support Manager di Hexagon.

Questo è vero anche quando è necessario verificare componenti diversi. I programmi di misura QUINDOS delle singole famiglie di prodotto con la maschera prodotto adeguata garantiscono che i processi di misura siano sempre uguali e che l'operatore debba inserire solo i dati specifici del pezzo.

I vantaggi ulteriori della taratura degli strumenti di misura
Il team di Stihl ha scoperto anche un altro impiego della Leitz PMM-C ultra precisa. A partire da metà 2016 impiega la CMM per tarare strumenti di misura come i calibri al Centro Asse Biella.

Proprio a questo scopo, la Stihl ha creato un dispositivo con il quale è possibile serrare e valutare fino a 40 strumenti di misura in un unico ciclo. Tra l'altro, il programma di misura è stato creato da Hexagon. Questo è un esempio eccellente che dimostra gli ulteriori campi d'impiego e la grande flessibilità della Leitz PMM-C nel quadro di questo progetto di successo.

Più rapida, più efficace e più precisa: tutto funziona bene al reparto assicurazione qualità del Centro Asse Biella della Stihl. Ora l’ottimizzazione è completa, sia in termini di tempi che di efficienza.

Caso Applicativo: Stihl, Germania

Leitz PMM-C

La Leitz PMM-C è una macchina di misura a coordinate di tipo a portale fisso e tavola mobile.

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Caso Applicativo: Stihl, Germania