Schwaig, luglio 2024 – PB Swiss Tools AG, rinomato produttore svizzero di utensili manuali, ha recentemente installato una delle soluzioni di stampaggio a iniezione più innovative presso il proprio stabilimento di produzione in Svizzera. Progettato per aumentare la produttività e massimizzare la precisione di produzione, il sistema completamente automatizzato conferma la competenza di Sumitomo (SHI) Demag nella progettazione di celle di stampaggio multicomponente altamente complesse.
Frutto di uno sforzo pienamente collaborativo, la cella comprende un'efficiente macchina per lo stampaggio a iniezione IntElect da 350 tonnellate a basso consumo energetico. Dotata della più recente tecnologia di stampaggio multicomponente dell'azienda, è in grado di stampare tre materiali diversi, tra cui il MuCell per la parte interna dell'impugnatura dell'utensile. Seguendo un processo in quattro fasi, la cella utilizza un robot ABB a 6 assi accoppiato a un azionamento a piastra indice per ruotare, posizionare e rimuovere senza soluzione di continuità il componente al termine di ciascuna fase di sovrastampaggio. Il collaudo dell’impianto a Schwaig ha avuto luogo alla fine di maggio 2024, seguito dalla consegna in Svizzera nel mese di luglio. La messa in servizio è prevista per la fine di agosto.
Pionieri nell’adozione della tecnologia
PB Swiss Tools è considerata un “cliente faro” in Svizzera, riferisce Urs Kocher, Project Manager di MAPAG Maschinen AG, Berna, la società che rappresenta Sumitomo (SHI) Demag in Svizzera. “Siamo immensamente orgogliosi di aver supportato un cliente così prestigioso. Ciò è stato possibile solo grazie al duro lavoro e all’impegno diligente di tutte le parti coinvolte – dalla pianificazione del progetto alla realizzazione e alla consegna al cliente. Sumitomo (SHI) Demag ha potuto mettere a disposizione la propria competenza in qualità di leader di spicco nel settore delle presse a iniezione completamente elettriche, della tecnologia multicomponente, delle applicazioni speciali e dell’automazione», aggiunge Kocher.
La linea di produzione è sinonimo di flessibilità. Oltre a produrre nuove impugnature dal design ergonomico per i nuovi prodotti, la linea è in grado di realizzare un’ampia varietà di dimensioni di impugnature già presenti nel portafoglio prodotti di PB Swiss Tools. Per la maggior parte dei prodotti, la parte interna dell’impugnatura viene stampata utilizzando la tecnologia a schiuma MuCell per ridurre il peso e aumentare la stabilità dimensionale. Il nucleo dell’impugnatura viene poi sovrastampato con un materiale rigido per aumentarne la stabilità e la resistenza. Il processo si conclude con l’applicazione di un sovrastampaggio in TPE per offrire agli utenti una presa più morbida ed ergonomica. Grazie al riconoscimento tramite pinze di presa, ogni fase del processo di sovrastampaggio seleziona le corrette istruzioni relative ai dati dell’utensile e il peso di iniezione del materiale. Questo aspetto, da solo, ha rappresentato una sfida complessa da affrontare a causa della configurazione dello stampo e della varietà di polimeri utilizzati.
Il cuore della cella di produzione completamente chiusa è costituito da una macchina IntElect 350/830-1100H-450L-450Y. Garantendo la massima precisione con movimenti paralleli e dinamici, l’ampio spazio dello stampo, combinato con l’elevata distanza tra le colonne, ottimizza il campo di lavoro. «In linea di principio, ci sono quattro stazioni di stampaggio e sovrastampaggio», spiega Klaus Rahnhöfer, ingegnere senior per lo sviluppo commerciale del settore Automazione e Robotica presso Sumitomo (SHI) Demag. Il signor Rahnhöfer è un esperto affermato nella tecnologia multicomponente, con una vasta esperienza nell’ingegneria meccanica e nella progettazione di utensili, oltre che nelle soluzioni di automazione integrate. Sia Kocher che Rahnhöfer hanno progettato e realizzato il progetto dall’inizio alla fine.
Il processo in più fasi
Nella prima stazione, sul lato operativo della cella di produzione, viene realizzato il nucleo centrale dell’impugnatura dello strumento utilizzando la tecnica di schiumatura MuCell. Quando lo stampo si apre, l’espulsore avanza e solleva la piastra, ruotandola di 90 gradi in senso antiorario. L’espulsore torna indietro e lo stampo si chiude. «I pezzi vengono posizionati nella stazione successiva retraggendo la piastra di indicizzazione», spiega Rahnhöfer.
La seconda stazione è l’unità di iniezione a L. Si trova nella parte inferiore dello stampo. Qui, i nuclei interni dell’impugnatura vengono sovrastampati con un materiale più duro per aumentarne la stabilità e la resistenza. Dopo l’apertura, l’espulsore avanza e solleva la piastra, ruotandola di altri 90 gradi in senso antiorario, poi torna indietro e chiude nuovamente lo stampo.
La terza stazione è l’unità di iniezione a Y. Qui, un componente morbido in TPE, progettato per garantire elevate coppie di presa, viene applicato all’impugnatura del prodotto. Infine, nella quarta stazione, ogni pezzo viene estratto tramite radiali idraulici e un raschietto. Questa fase si svolge nella parte superiore dello stampo, dove non sono presenti inserti sagomati. Ciò consente allo stampo di rimanere chiuso, in modo che i tre processi di iniezione possano proseguire senza interruzioni. «Le impugnature sono montate su entrambi i lati del dorso, in modo da poter essere estratte e rimosse dal robot», chiarisce Rahnhöfer.
Design unico per tempi di ciclo ridotti
Grazie al design efficiente, che prevede la rimozione del prodotto contemporaneamente ai processi di sovrastampaggio, il tempo di ciclo complessivo si riduce di circa cinque secondi. «È un risultato davvero spettacolare», osserva Rahnhöfer.
Riferendosi ad altre caratteristiche particolari del progetto, Rahnhöfer sottolinea il posizionamento individuale di ciascuna fase di iniezione, spiegando: «Per semplificare il cambio della vite, abbiamo intenzionalmente scelto di disporre tutte e tre le unità di iniezione in orizzontale, la seconda (L) con un angolo di 90 gradi e la terza (Y) con un angolo di 40 gradi».
Per affrontare un’altra potenziale sfida – l’altezza del soffitto di 3,3 metri nel capannone di produzione – è stato scelto un robot ABB a 6 assi fornito da S.A.R. Ciò ha permesso al team di progettazione di collocare il robot su una base più alta, consentendogli di superare le barre della pressa a iniezione, prelevare il prodotto dall’alto e posizionare i pezzi finiti su un nastro trasportatore, conferma Rahnhöfer. «Allo stesso tempo abbiamo tenuto conto del portafoglio prodotti esistente dell’azienda, assicurandoci che il sistema e il robot fossero compatibili per la movimentazione e il sovrastampaggio di tutte le gamme», aggiunge lo specialista dell’automazione.
Precisione garantita
PB Swiss Tools realizza autonomamente le pinze per i manici degli utensili, adattandole alle diverse dimensioni degli SKU. “Ogni nuova dimensione di presa richiede tre coppie di nuovi inserti. Il produttore di utensili ha svolto un lavoro eccellente in questo senso”, afferma Klaus Rahnhöfer, sottolineando che, in combinazione con la precisione di stampaggio delle macchine completamente elettriche, ciò contribuisce a ridurre lo spreco di materiale. «Poiché il progetto prevede numerose varianti di prodotto, sono necessari numerosi cambi di inserti e pinze. Un’elevata precisione è essenziale per mantenere gli scarti di avviamento il più bassi possibile», riassume.
La serie IntElect è rinomata per l’elevata precisione ed efficienza che garantisce. Gran parte di ciò è attribuibile ai servomotori dell’azienda, progettati e realizzati internamente da Sumitomo (SHI) Demag. Il dosaggio è completamente elettrico per garantire il massimo grado di precisione. Il design della macchina presenta inoltre un esclusivo sistema di trazione automatica delle colonne sul lato operativo. «I dispositivi di sollevamento delle colonne sono normalmente utilizzati solo nelle macchine idrauliche, tuttavia li abbiamo adattati alle nostre macchine completamente elettriche», riferisce Rahnhöfer. Inoltre, il servomotore dell’azionamento dell’indice è stato integrato nel sistema di controllo.
«La precisione della pressa a iniezione completamente elettrica è stata un fattore importante», conferma Mathias Gerber, responsabile dell’ingegneria delle materie plastiche presso PB Swiss Tools. Tuttavia, un servizio di assistenza di qualità e tecnologie innovative in grado di soddisfare tutte le esigenze dell’azienda sono stati fattori decisivi nella scelta di Sumitomo (SHI) Demag. «Abbiamo contattato diversi produttori di macchine, ma la soluzione di Schwaig era di gran lunga la migliore», conferma, «Grazie all’estrazione dalla quarta posizione nello stampo chiuso, risparmiamo tempo di ciclo, il che alla fine ci garantirà un ritorno sull’investimento più rapido. L’utilizzo di un sistema di traslazione a indici anziché di robot è stato inoltre un vantaggio determinante che ha convinto il nostro team dirigenziale a sostenere questo investimento», aggiunge Gerber.
L’entusiasmo per questo progetto ha fatto il giro di tutto lo stabilimento. Urs Wespi, responsabile di produzione presso lo stabilimento di stampaggio a iniezione di PB Swiss Tools, riferisce: «Decenni di esperienza con le tecnologie installate da Sumitomo (SHI) Demag e dall’agenzia MAPAG mi infondono fiducia. Le macchine non sono soggette a guasti. Tuttavia, quando serve assistenza, il servizio offerto dal team è sempre eccellente. Se un’eventuale anomalia non può essere risolta con l’assistenza telefonica, un tecnico interviene entro 24 ore. Pochi produttori di macchinari sono così reattivi.”
In linea con questo impegno senza compromessi per la qualità, il produttore svizzero di utensili afferma che non è una coincidenza che «lavori con i migliori». Proprio come Sumitomo (SHI) Demag, è questo costante sviluppo volto a soddisfare i requisiti più elevati dei propri utenti a guidarlo. PB Swiss Tools produce circa 13 milioni di utensili manuali professionali e dispositivi medici all’anno, tutti sviluppati e realizzati in Svizzera. Molti dei suoi 3.000 prodotti dal design ergonomico sono coperti da una garanzia a vita.