La simulazione dell’EDM nella produzione di stampi può dare un notevole valore aggiunto. E non solo in forma diretta!

di Daniela Tommasi

La digitalizzazione dei processi produttivi è oggi una realtà che travalica le dimensioni dell’azienda. Solo qualche anno fa si pensava che “digitalizzare” avesse un senso e fosse possibile solo per le aziende di grandi dimensioni ma ormai è chiaro che la digitalizzazione è per tutti, anche se, magari a livelli differenti. Fra le varie discipline che portano alla digitalizzazione di un processo produttivo, un ruolo importante è riservato alla simulazione, che sul gemello digitale, gemello che, se ben costruito, permette di arrivare al prodotto finito pressoché azzerando il rischio di errore. Cosa dire della simulazione nella costruzione di stampi? Nel caso della lavorazione dello stampo alla macchina utensile, la simulazione ha la stessa valenza che nel processo di fabbricazione di qualsiasi altro manufatto, ma, se si parla di EDM, il discorso è un po’ diverso, per quanto sempre basato sul gemello digitale. Recentemente il direttore di CGTech Corea, con una lunga esperienza nel settore degli stampi, ha analizzato lo stato dell’arte, facendo alcune interessanti considerazioni che dovrebbero far riflettere gli addetti del settore.

La simulazione EDM

Lo scenario è quello della produzione di stampi per elettroerosione, quindi con elettrodi. Si tratta di una tecnologia ampiamente utilizzata per tutte quelle parti che non possono essere completate mediante le usuali lavorazioni all’utensile. L’alta efficienza nel processo di elettroerosione rimane, ad oggi, ancora un obbiettivo non facile da raggiungere. Generalmente il modello dell’elettrodo da utilizzare viene completato prima di iniziare la lavorazione NC e l’operatore macchina controlla i modelli degli elettrodi e il programma CAM durante la lavorazione: rilevare elettrodi mancanti e/o aree con materiale in eccesso è quasi impossibile. E’ pratica consolidata che i modelli degli elettrodi vengano attivati in modo ordinato sul pezzo principale e verificati ancora in maniera visiva, ad occhio nudo. Più problematico è il caso in cui il modello dell’elettrodo sia completato a lavorazione NC conclusa. Nella maggior parte dei casi, terminato il processo di rimozione del metallo, il confronto tra il modello dell’elettrodo e quello dello stampo viene effettuato mentre è in corso l'EDM, con una probabilità molto alta che questa conferma visiva lascia a desiderare. Quali considerazioni si possono fare? Sicuramente che l'EDM senza un processo di verifica completo fa sprecare preziose ore di lavoro. Ci vuole più fortuna a trovare un elettrodo che manca, che a trovare un errore durante il successivo processo di assemblaggio o iniezione. Non trovare un elettrodo mancante è causa di ritardo nei tempi di consegna e lavorazioni di scarsa qualità, quindi: il processo di verifica prima della lavorazione meccanica e prima dell'elettroerosione deve diventare un passo essenziale e imprescindibile.

Il ruolo della pre verifica

La comunicazione ha sempre un ruolo importante, è lo è anche nella produzione di stampi per EDM: comunicare fra reparti potrebbe essere di aiuto nel riconoscere le aree che necessitano di lavorazione EDM. Ma come affrontare il caso di regioni ambigue da parte dei reparti disgiunti CAM, lavorazione meccanica e elettroerosione? Soprattutto se si tratta di una parte di stampo con una forma complicata e molti elettrodi richiesti. E non va dimenticato l’errore umano, che è sempre in agguato! Ci si spiega meglio con un esempio, considerando una parte dove c’è uno spigolo netto interno, che necessita di una lavorazione EDM. Supponendo una riunione del team, l’operatore macchina ha pianificato di produrre il pezzo con un utensile R3 e l’ingegnere EDM ha preparato di conseguenza l'elettrodo angolare. Per un errore, l'addetto utilizza un utensile R10, quindi l’EDM creerà un'area di materiale in eccesso. Aggiungiamo dell’altro: se la progettazione, per un qualsiasi motivo, dovesse cambiare durante la produzione dello stampo, i dipartimenti competenti dovrebbero essere tempestivamente informati e collaborare per produrre una parte perfetta, il che, obiettivamente, è poco realistico in una condizione di lavoro reale. Il direttore di CGTech infatti sottolinea come "In realtà, visitando numerosi stampisti, mi sento spesso dire che la comunicazione tra l’operatore macchine, il programmatore CAM, il modellista di elettrodi e lo specialista dell'EDM non è così facile come si vorrebbe fosse. Questo perché gli addetti difficilmente hanno una visione globale, che abbracci l'intero processo, ma il focus è su ciò di cui si è responsabili. Le rilavorazioni dovute alla mancanza di comunicazione tra i reparti sono un dato di fatto, una situazione problematica condivisa da molte aziende." In realtà l’introduzione e l’utilizzo di un software idoneo di verifica EDM permetterebbe di superare questo tipo di errori e problematiche. E VERICUT di CGTech, simulando l’elettroerosione prima del processo di lavorazione vero e proprio, è la risposta.

Come lavora la simulazione EDM di VERICUT

Come lavora il processo di verifica EDM di VERICUT? Solitamente un programmatore CAM lavora anche sulla modellazione degli elettrodi. In questo caso, il programmatore verifica i dati NC, trova le aree in eccesso utilizzando il modulo AUTO-DIFF e simula gli elettrodi. Dopo la simulazione dell'EDM, il programmatore esegue nuovamente AUTO-DIFF per convalidare se mancano elettrodi o percorsi utensile. Un esempio chiarisce meglio i passi:

1. E’ richiesta una lavorazione con elettroerosione Il modello di progettazione mostra uno spigolo interno netto (immagine 1- sopra) Aree difficili da lavorare con lavorazioni tradizionali, richiedono un progetto EDM (immagine 1-sotto)

2. Entra in gioco il modulo AUTO-DIFF di VERICUT AUTO-DIFF confronta il modello teorico con il modello della parte lavorata con VERICUT e identifica, come mostrato in blu nella figura 2, zone con materiale in eccesso da valutate per un eventuale lavorazione con elettroerosione. (immagine2_autodiff)

3. Esportazione del materiale in eccesso in un file STL VERICUT esporta in un file STL il modello delle parti di materiale non rimosso. In questo modo è possibile trasferire al reparto che si occupa dell’EDM informazioni e dati precisi. Questo passaggio assume ancor più importanza se aziende terziste si occupano della realizzazione degli elettrodi e della lavorazione. Tradizionalmente, il materiale in eccesso veniva indicato con un cerchio sul progetto o su una foto, stimando la quantità di materiale in eccesso, con alti margini di imprecisione ed errore. (immagine 3_STL)

4. Confronto tra il modello dell'area in eccesso con il modello dell'elettrodo In VERICUT il passo successivo è confrontare il modello delle zone in eccesso con il modello degli elettrodi per verificare se mancano parti agli elettrodi. (immagine 4_compare)

5. Simulazione dell'elettroerosione con la funzione EDM Die Sinking (immagine 5_EDMsimulation)

6. Verifica post simulazione EDM Una nuova verifica dopo la simulazione della lavorazione EDM potrebbe evidenziare ancora eccessi di materiale per mancanza di elettrodi. Questo permette di aggiungere l’elettrodo mancante e ripetere la simulazione per completare il processo. (immagini 6_after; 6_after_closeup; 6_after_simulation)

E’ ora di cambiare il paradigma

La funzione di simulazione EDM di VERICUT viene continuamente aggiornata. In futuro, la simulazione potrebbe essere effettuata non solo dall'esterno dello stampo, ma anche dal lato interno dello stampo. Secondo Il direttore di CGTech Corea “L’elettroerosione è l’ultima fase del processo di realizzazione degli stampi. Quando si verifica un errore durante l'elettroerosione, lo stampo deve essere rilavorato o saldato, il che comporta perdite sia in termini di tempo che di danaro. Oltre che di immagine, per i conseguenti ritardi nelle consegne. Purtroppo, molte aziende sono ancora restie ad investire nel processo di elettroerosione, con sforzi che si limitano a risolvere i problemi che si verificano in fase di lavorazione. Il software di simulazione EDM di VERICUT può essere la soluzione per superare queste problematiche”.

Le risposte di VERICUT

VERICUT di CGTech è l'unico software che simula l'elettroerosione prima del processo di lavorazione vero e proprio. Molte soluzioni sul mercato creano automaticamente la modellazione dell'elettrodo e controllano l'interferenza dell'elettrodo. Tuttavia, VERICUT è l'unico software disponibile in commercio che verifica automaticamente il modello dello stampo e il modello dell'elettrodo e individua in modo accurato percorsi utensile NC mancanti, modelli di elettrodi mancanti e aree di scarto/eccesso. VERICUT è in grado di rilevare aree di scarto/eccesso poiché simula il modello solido 3D.

CGTech e la simulazione

CGTech è la software house californiana specializzata nella tecnologia software di simulazione, verifica, analisi e ottimizzazione delle lavorazioni per macchine utensili a controllo numerico. Da oltre 35 anni sviluppa il prodotto VERICUT®, oggi standard industriale nella simulazione CNC per individuare possibili collisioni, errori nel programma NC, lavorazioni poco efficienti. CGTech muove i primi passi a fine anni ottanta, dedicandosi allo sviluppo di un software al servizio delle attività produttive del settore manufacturing. Nasce così VERICUT, software di calcolo inizialmente privo di interfaccia grafica, che analizza il programma NC delle macchine utensili per rilevare eventuali inesattezze o problematiche, riportandole in un report. Lo sviluppo negli anni è andato in accordo con le necessità di rappresentare digitalmente le attività delle macchine utensili a controllo numerico, ricreando in un ambiente virtuale ciò che realmente accade in officina: processi dinamici, interpreti dell’evoluzione tecnologica. CGTech è sviluppatore inoltre di software off-line per programmare macchine CNC a tecnologia AFP e ATL, per la posa automatica di materiale composito e macchine dedicate ai processi additivi e ibridi, macchine per la foratura e rivettatura. Oggi parte del gruppo Sandvik, CGTech ha sedi in America, Europa e Asia e una rete mondiale di rivenditori, con utenti dei software VERICUT che appartengono ad aziende di ogni dimensione, Università, Centri di ricerca, scuole professionali, enti statali.

Credits: https://www.mfgkr.com/archives

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