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'24
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HAIMER
Sostenibilità nella lavorazione: che ruolo gioca il portautensili ?
Controllando l’intero processo.
haimer.com
Le considerazioni sulla sostenibilità sono attualmente "trendy". La lavorazione e le attrezzature utilizzate per essa non fanno eccezione. Spesso vengono presi in considerazione singoli elementi, come ad esempio il supporto degli utensili. Tuttavia, se si vuole davvero agire in modo sostenibile, non dovremmo concentrarci troppo su questi dettagli, altrimenti potremmo perdere dei vantaggi nel processo complessivo.
La sostenibilità è un tema che giustamente sta diventando sempre più importante per noi. Le risorse sono limitate e l’energia è sempre più costosa. Quando si valuta la sostenibilità, è importante non concentrarsi troppo strettamente sul prodotto, ma considerare anche l'ambiente: il ciclo di vita del prodotto e l'intero processo in cui il prodotto è integrato.
Quali sono gli aspetti della sostenibilità nella lavorazione ?
La lavorazione dei metalli ha molte sfaccettature. A seconda del materiale, della geometria dei componenti e delle quantità, viene utilizzata un'ampia varietà di macchine, utensili e dispositivi di serraggio. Occorre tenere conto anche di circostanze esterne come il luogo di produzione, la qualificazione dei dipendenti e l'eventuale automazione. Esistono molte diverse opzioni di produzione che possono rappresentare la soluzione migliore, più economica e più sostenibile a seconda del singolo caso. Si tratta di un difficile confronto.
Come si misura la sostenibilità? Oltre ai materiali utilizzati, l’efficienza energetica è probabilmente il fattore principale che determina un processo sostenibile. Pertanto, un approccio promettente è quello di cercare i maggiori consumatori e ottimizzarne l’utilizzo.
La macchina utensile offre un potenziale di risparmio
Nella lavorazione, si tratta senza dubbio della macchina utensile, che consuma la maggior parte dell'energia utilizzata con gli azionamenti del mandrino e degli assi, le periferiche e le unità ausiliarie come il raffreddamento, la lubrificazione o l'alimentazione dell'aria compressa.
Al momento dell'acquisto di nuove macchine, l'utente può ridurre significativamente i consumi prestando attenzione ai componenti a risparmio energetico. Andreas Haimer, Amministratore Delegato e Presidente del gruppo HAIMER, leader di mercato nella tecnologia dei portautensili, spiega: "Nella nostra produzione abbiamo imparato che la sostituzione di un vecchio centro di lavoro con uno nuovo con lo stesso processo di lavorazione richiede circa il 30% meno energia." E aggiunge un altro fattore fondamentale: "Come azienda a conduzione familiare, prestiamo molta attenzione alla sostenibilità. Ad esempio, acquistiamo il nostro acciaio per utensili dalla Germania, utilizziamo da anni elettricità esclusivamente da fonti energetiche rinnovabili e investiamo nell'energia solare e infrastrutture verdi. Nell’ultimo anno finanziario abbiamo investito complessivamente oltre un milione di euro e risparmiato oltre 250 tonnellate di CO2 all’anno."
Torniamo alle macchine, dove non tutti i centri di lavoro più vecchi possono essere sostituiti con uno nuovo. È possibile risparmiare anche nel processo di lavorazione, ad esempio utilizzando strategie di lavorazione ottimizzate per CAD/CAM come la fresatura trocoidale. Andreas Haimer ci porta un esempio concreto: "Un cliente ci ha spiegato come è riuscito a ridurre il tempo di lavorazione del 75% da 71 minuti a 18 minuti per pezzo mediante la fresatura trocoidale con i nostri mandrini a calettamento HAIMER Power e le frese HAIMER MILL in confronto alla lavorazione con una fresa per spianatura. Il cambiamento nella strategia di lavorazione è stato accompagnato da un risparmio energetico grazie al consumo energetico significativamente inferiore, mentre il carico del mandrino era dell'80-85% per 10 pezzi nella lavorazione convenzionale con una fresa per spianatura, con conseguenti costi energetici totali di circa 150 euro, la strategia di fresatura trocoidale con un carico del mandrino dell'8-10% e un tempo di funzionamento della macchina significativamente più breve ha ridotto i costi energetici a un totale di 5 euro per 10 pezzi. Ciò a sua volta significa una maggiore produttività con un minor consumo di energia per pezzo prodotto: questo è ciò che chiamo sostenibile ed efficiente."
La sostenibilità del portautensili: un approccio olistico
Se si guarda all’intera catena di processo, come un portautensili potrebbe contribuire alla sostenibilità? In un processo di lavorazione in cui la fresatrice consuma in media circa 30 kW, più la potenza di dispositivi idraulici e pneumatici, apparecchiature di automazione e robot, il portautensili gioca solo un ruolo subordinato. Questo perché il portautensile è un dettaglio relativamente piccolo, in quanto nel processo di serraggio con un mandrino a calettamento consuma una quantità marginale di energia.
Considerando altri sistemi di serraggio, il consumo di energia durante il calettamento è maggiore nell'uso operativo rispetto a un mandrino idraulico o di fresatura. Se si osserva l’intero ciclo di vita del prodotto di un portautensile, che comprende produzione, manutenzione e smaltimento, emerge un quadro completamente diverso.
La produzione di un mandrino idraulico richiede uno sforzo e un'energia notevolmente maggiori a causa della sua struttura più complicata. Oltre alla lavorazione ad alta precisione dei singoli componenti, c'è anche la saldatura del manicotto di espansione, un ulteriore trattamento termico per evitare la rottura del giunto di saldatura, nonché lo sforzo necessario per la pulizia, il montaggio e il riempimento con olio. "Secondo la nostra esperienza, il fabbisogno energetico per la produzione è circa tre volte superiore a quello del mandrino a calettamento", spiega Andreas Haimer. "Oltre ai mandrini a calettamento, nel nostro ampio portafoglio abbiamo anche mandrini idraulici, anche se i loro prezzi di listino sono da due a tre volte superiori rispetto ai mandrini a calettamento a causa del complesso processo di produzione. Sono la soluzione giusta per determinate applicazioni. Tuttavia, non sono più sostenibili. Le nostre analisi hanno dimostrato che un mandrino idraulico richiede circa 25 kWh di energia in più per la produzione rispetto a un mandrino a calettamento. Viceversa, in termini di ciclo di vita del prodotto, ciò significa che un mandrino a calettamento con un fabbisogno energetico di 0,026 kWh per calettamento e ciclo di raffreddamento possono essere calettati quasi 1.000 volte prima di richiedere più energia di un mandrino idraulico." Lo stesso vale per i mandrini di fresatura, che sono molto più complicati e contengono più componenti, grasso e lubrificanti.
Il ciclo di vita e l’affidabilità del processo sono cruciali
Oltre all’aumento dei costi di produzione, c’è anche la differenza in termini di manutenzione. Mentre i mandrini a calettamento Haimer non richiedono manutenzione grazie alla qualità particolarmente elevata dell'acciaio per utensili per lavorazioni a caldo e, in combinazione con la tecnologia brevettata delle macchine a calettamento Haimer, possono essere calettati e raffreddati un numero illimitato di volte, i mandrini idraulici e i mandrini di fresatura devono essere restituiti al produttore al massimo ogni 2-3 anni per controllare la forza di serraggio, lubrificare la vite di serraggio o ingrassare il sistema ed eseguire la manutenzione regolare del mandrino a causa dell'usura. Inoltre, il fluido idraulico o il grasso contenuto rendono più difficile lo smaltimento ecologico rispetto ai mandrini a calettamento, che non contengono componenti aggiuntivi. Oltre al ciclo di vita, ci sono differenze significative anche in termini di sicurezza del processo: in caso di lavorazione a secco o raffreddamento insufficiente nel processo di lavorazione, i mandrini idraulici comportano il rischio di scoppio delle camere di bloccaggio a causa dell'elevato sviluppo di calore, incluso estrazione dell'utensile e rischio di scarto. Sotto questo aspetto i mandrini a calettamento sono più robusti e durevoli; se si desidera eliminare completamente il rischio di estrazione dell'utensile, è disponibile come opzione il sistema Haimer Safe-Lock per mandrini a calettamento per una sicurezza al 100%.
Consumo energetico in prospettiva
Ma come viene realmente calcolato il consumo energetico durante il processo di calettamento ? Con una macchina per calettamento HAIMER attuale, il riscaldamento di un mandrino per calettamento richiede circa 5 secondi. Gli utenti esperti calettano un utensile da taglio usurato e calettano un nuovo utensile da taglio in un'unica operazione. Il portautensile viene quindi riscaldato e raffreddato solo una volta. La potenza massima di una macchina per calettamento HAIMER Power Clamp con bobina NG brevettata è di 13 kW, ma la media è di 8 kW. Ciò significa che un singolo processo di termoretrazione completo consuma circa 0,011 kWh. Inoltre, il raffreddamento consuma circa 0,015 kWh, sebbene i dispositivi Haimer possano raffreddare fino a cinque supporti in parallelo e contemporaneamente con quasi lo stesso consumo energetico. Nel peggiore dei casi ciò si traduce in un totale di 0,026 kWh per l'intero processo. Se un kilowattora costa 20 centesimi, calettare e raffreddare uno strumento costa solo 0,5 centesimi.
E come dovrebbe essere classificato il consumo energetico se si considera il processo di lavorazione, in cui il consumo energetico di una fresatrice con tutti gli azionamenti ausiliari è di circa 30 kW? Supponendo che uno strumento venga utilizzato per ca. 1 ora e che grazie all'elevata concentricità e rigidità o alle strategie di fresatura migliorate grazie al profilo sottile si può risparmiare anche solo l'1% del tempo di lavorazione, ciò equivarrebbe a un risparmio energetico di 0,3 kWh. Si tratta di circa 11 volte la quantità di energia utilizzata per il calettamento.
Andreas Haimer riassume: "Il consumo di energia per ogni processo di serraggio gioca un ruolo trascurabile rispetto ai problemi del ciclo di vita, dell'affidabilità del processo e della strategia di lavorazione. Le moderne strategie di fresatura ottimizzate CAD/CAM possono far risparmiare il 75% del tempo di lavorazione. Gli operatori devono concentrarsi su questi aspetti" processi migliorati se vogliono essere sostenibili e produttivi. E in una seconda fase, dovrebbero selezionare il portautensili più adatto e affidabile per il processo per queste strategie"
Sostenibilità in HAIM ER, Nel 2023 HAIMER ha investito più di un milione di euro in infrastrutture verdi. Tra le altre cose, l'impianto solare è stato esteso ad altri edifici e convertito alle luci a LED. Ciò consentirà di risparmiare più di 250 tonnellate di CO2 all’anno.
Andreas Haimer, presidente del gruppo HAIMER, con un nuovo mandrino ibrido: "Disponiamo di un'ampia gamma di portautensili diversi. Questi includono molti diversi mandrini a calettamento, ma anche mandrini idraulici. Alla EMO abbiamo presentato in anteprima mondiale il Mandrino ibrido HAIMER. Combina le proprietà di smorzamento delle vibrazioni di un mandrino idraulico con quelle di un mandrino a calettamento ad alta precisione e ad alte prestazioni, aprendo molte possibilità per rendere il processo di lavorazione ancora più efficiente e sostenibile."
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La sostenibilità è un tema che giustamente sta diventando sempre più importante per noi. Le risorse sono limitate e l’energia è sempre più costosa. Quando si valuta la sostenibilità, è importante non concentrarsi troppo strettamente sul prodotto, ma considerare anche l'ambiente: il ciclo di vita del prodotto e l'intero processo in cui il prodotto è integrato.
Quali sono gli aspetti della sostenibilità nella lavorazione ?
La lavorazione dei metalli ha molte sfaccettature. A seconda del materiale, della geometria dei componenti e delle quantità, viene utilizzata un'ampia varietà di macchine, utensili e dispositivi di serraggio. Occorre tenere conto anche di circostanze esterne come il luogo di produzione, la qualificazione dei dipendenti e l'eventuale automazione. Esistono molte diverse opzioni di produzione che possono rappresentare la soluzione migliore, più economica e più sostenibile a seconda del singolo caso. Si tratta di un difficile confronto.
Come si misura la sostenibilità? Oltre ai materiali utilizzati, l’efficienza energetica è probabilmente il fattore principale che determina un processo sostenibile. Pertanto, un approccio promettente è quello di cercare i maggiori consumatori e ottimizzarne l’utilizzo.
La macchina utensile offre un potenziale di risparmio
Nella lavorazione, si tratta senza dubbio della macchina utensile, che consuma la maggior parte dell'energia utilizzata con gli azionamenti del mandrino e degli assi, le periferiche e le unità ausiliarie come il raffreddamento, la lubrificazione o l'alimentazione dell'aria compressa.
Al momento dell'acquisto di nuove macchine, l'utente può ridurre significativamente i consumi prestando attenzione ai componenti a risparmio energetico. Andreas Haimer, Amministratore Delegato e Presidente del gruppo HAIMER, leader di mercato nella tecnologia dei portautensili, spiega: "Nella nostra produzione abbiamo imparato che la sostituzione di un vecchio centro di lavoro con uno nuovo con lo stesso processo di lavorazione richiede circa il 30% meno energia." E aggiunge un altro fattore fondamentale: "Come azienda a conduzione familiare, prestiamo molta attenzione alla sostenibilità. Ad esempio, acquistiamo il nostro acciaio per utensili dalla Germania, utilizziamo da anni elettricità esclusivamente da fonti energetiche rinnovabili e investiamo nell'energia solare e infrastrutture verdi. Nell’ultimo anno finanziario abbiamo investito complessivamente oltre un milione di euro e risparmiato oltre 250 tonnellate di CO2 all’anno."
Torniamo alle macchine, dove non tutti i centri di lavoro più vecchi possono essere sostituiti con uno nuovo. È possibile risparmiare anche nel processo di lavorazione, ad esempio utilizzando strategie di lavorazione ottimizzate per CAD/CAM come la fresatura trocoidale. Andreas Haimer ci porta un esempio concreto: "Un cliente ci ha spiegato come è riuscito a ridurre il tempo di lavorazione del 75% da 71 minuti a 18 minuti per pezzo mediante la fresatura trocoidale con i nostri mandrini a calettamento HAIMER Power e le frese HAIMER MILL in confronto alla lavorazione con una fresa per spianatura. Il cambiamento nella strategia di lavorazione è stato accompagnato da un risparmio energetico grazie al consumo energetico significativamente inferiore, mentre il carico del mandrino era dell'80-85% per 10 pezzi nella lavorazione convenzionale con una fresa per spianatura, con conseguenti costi energetici totali di circa 150 euro, la strategia di fresatura trocoidale con un carico del mandrino dell'8-10% e un tempo di funzionamento della macchina significativamente più breve ha ridotto i costi energetici a un totale di 5 euro per 10 pezzi. Ciò a sua volta significa una maggiore produttività con un minor consumo di energia per pezzo prodotto: questo è ciò che chiamo sostenibile ed efficiente."
La sostenibilità del portautensili: un approccio olistico
Se si guarda all’intera catena di processo, come un portautensili potrebbe contribuire alla sostenibilità? In un processo di lavorazione in cui la fresatrice consuma in media circa 30 kW, più la potenza di dispositivi idraulici e pneumatici, apparecchiature di automazione e robot, il portautensili gioca solo un ruolo subordinato. Questo perché il portautensile è un dettaglio relativamente piccolo, in quanto nel processo di serraggio con un mandrino a calettamento consuma una quantità marginale di energia.
Considerando altri sistemi di serraggio, il consumo di energia durante il calettamento è maggiore nell'uso operativo rispetto a un mandrino idraulico o di fresatura. Se si osserva l’intero ciclo di vita del prodotto di un portautensile, che comprende produzione, manutenzione e smaltimento, emerge un quadro completamente diverso.
La produzione di un mandrino idraulico richiede uno sforzo e un'energia notevolmente maggiori a causa della sua struttura più complicata. Oltre alla lavorazione ad alta precisione dei singoli componenti, c'è anche la saldatura del manicotto di espansione, un ulteriore trattamento termico per evitare la rottura del giunto di saldatura, nonché lo sforzo necessario per la pulizia, il montaggio e il riempimento con olio. "Secondo la nostra esperienza, il fabbisogno energetico per la produzione è circa tre volte superiore a quello del mandrino a calettamento", spiega Andreas Haimer. "Oltre ai mandrini a calettamento, nel nostro ampio portafoglio abbiamo anche mandrini idraulici, anche se i loro prezzi di listino sono da due a tre volte superiori rispetto ai mandrini a calettamento a causa del complesso processo di produzione. Sono la soluzione giusta per determinate applicazioni. Tuttavia, non sono più sostenibili. Le nostre analisi hanno dimostrato che un mandrino idraulico richiede circa 25 kWh di energia in più per la produzione rispetto a un mandrino a calettamento. Viceversa, in termini di ciclo di vita del prodotto, ciò significa che un mandrino a calettamento con un fabbisogno energetico di 0,026 kWh per calettamento e ciclo di raffreddamento possono essere calettati quasi 1.000 volte prima di richiedere più energia di un mandrino idraulico." Lo stesso vale per i mandrini di fresatura, che sono molto più complicati e contengono più componenti, grasso e lubrificanti.
Il ciclo di vita e l’affidabilità del processo sono cruciali
Oltre all’aumento dei costi di produzione, c’è anche la differenza in termini di manutenzione. Mentre i mandrini a calettamento Haimer non richiedono manutenzione grazie alla qualità particolarmente elevata dell'acciaio per utensili per lavorazioni a caldo e, in combinazione con la tecnologia brevettata delle macchine a calettamento Haimer, possono essere calettati e raffreddati un numero illimitato di volte, i mandrini idraulici e i mandrini di fresatura devono essere restituiti al produttore al massimo ogni 2-3 anni per controllare la forza di serraggio, lubrificare la vite di serraggio o ingrassare il sistema ed eseguire la manutenzione regolare del mandrino a causa dell'usura. Inoltre, il fluido idraulico o il grasso contenuto rendono più difficile lo smaltimento ecologico rispetto ai mandrini a calettamento, che non contengono componenti aggiuntivi. Oltre al ciclo di vita, ci sono differenze significative anche in termini di sicurezza del processo: in caso di lavorazione a secco o raffreddamento insufficiente nel processo di lavorazione, i mandrini idraulici comportano il rischio di scoppio delle camere di bloccaggio a causa dell'elevato sviluppo di calore, incluso estrazione dell'utensile e rischio di scarto. Sotto questo aspetto i mandrini a calettamento sono più robusti e durevoli; se si desidera eliminare completamente il rischio di estrazione dell'utensile, è disponibile come opzione il sistema Haimer Safe-Lock per mandrini a calettamento per una sicurezza al 100%.
Consumo energetico in prospettiva
Ma come viene realmente calcolato il consumo energetico durante il processo di calettamento ? Con una macchina per calettamento HAIMER attuale, il riscaldamento di un mandrino per calettamento richiede circa 5 secondi. Gli utenti esperti calettano un utensile da taglio usurato e calettano un nuovo utensile da taglio in un'unica operazione. Il portautensile viene quindi riscaldato e raffreddato solo una volta. La potenza massima di una macchina per calettamento HAIMER Power Clamp con bobina NG brevettata è di 13 kW, ma la media è di 8 kW. Ciò significa che un singolo processo di termoretrazione completo consuma circa 0,011 kWh. Inoltre, il raffreddamento consuma circa 0,015 kWh, sebbene i dispositivi Haimer possano raffreddare fino a cinque supporti in parallelo e contemporaneamente con quasi lo stesso consumo energetico. Nel peggiore dei casi ciò si traduce in un totale di 0,026 kWh per l'intero processo. Se un kilowattora costa 20 centesimi, calettare e raffreddare uno strumento costa solo 0,5 centesimi.
E come dovrebbe essere classificato il consumo energetico se si considera il processo di lavorazione, in cui il consumo energetico di una fresatrice con tutti gli azionamenti ausiliari è di circa 30 kW? Supponendo che uno strumento venga utilizzato per ca. 1 ora e che grazie all'elevata concentricità e rigidità o alle strategie di fresatura migliorate grazie al profilo sottile si può risparmiare anche solo l'1% del tempo di lavorazione, ciò equivarrebbe a un risparmio energetico di 0,3 kWh. Si tratta di circa 11 volte la quantità di energia utilizzata per il calettamento.
Andreas Haimer riassume: "Il consumo di energia per ogni processo di serraggio gioca un ruolo trascurabile rispetto ai problemi del ciclo di vita, dell'affidabilità del processo e della strategia di lavorazione. Le moderne strategie di fresatura ottimizzate CAD/CAM possono far risparmiare il 75% del tempo di lavorazione. Gli operatori devono concentrarsi su questi aspetti" processi migliorati se vogliono essere sostenibili e produttivi. E in una seconda fase, dovrebbero selezionare il portautensili più adatto e affidabile per il processo per queste strategie"
Sostenibilità in HAIM ER, Nel 2023 HAIMER ha investito più di un milione di euro in infrastrutture verdi. Tra le altre cose, l'impianto solare è stato esteso ad altri edifici e convertito alle luci a LED. Ciò consentirà di risparmiare più di 250 tonnellate di CO2 all’anno.
Andreas Haimer, presidente del gruppo HAIMER, con un nuovo mandrino ibrido: "Disponiamo di un'ampia gamma di portautensili diversi. Questi includono molti diversi mandrini a calettamento, ma anche mandrini idraulici. Alla EMO abbiamo presentato in anteprima mondiale il Mandrino ibrido HAIMER. Combina le proprietà di smorzamento delle vibrazioni di un mandrino idraulico con quelle di un mandrino a calettamento ad alta precisione e ad alte prestazioni, aprendo molte possibilità per rendere il processo di lavorazione ancora più efficiente e sostenibile."
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