Qualità da Champions League in Megacasting

I dipendenti di Handtmann esaminano un componente pressofuso posizionato su una macchina di misura a coordinate.

Alcuni anni fa, l’azienda tedesca a conduzione familiare Handtmann si è preparata al futuro della produzione metallurgica effettuando un investimento significativo in un impianto di megacasting. È stata decisione che ha dato i suoi frutti: le case automobilistiche di tutto il mondo hanno si sono rapidamente messe in fila per farsi produrre grandi pezzi fusi dalla Handtmann in Germania. Tuttavia, il lavoro pionieristico nell’ambito della fusione si è esteso anche alla tecnologia di misurazione e al controllo qualità, poiché la megacasting pone sfide completamente nuove in questi settori. Per affrontare queste sfide, Handtmann si affida a soluzioni ottiche, tattili e a raggi X.

Handtmann ha le sue radici a Biberach da oltre un secolo, e ciò è evidente in ogni angolo del suo stabilimento produttivo: altamente specializzato e perfezionato di generazione in generazione. Iniziata nel 1873 come piccola fonderia metallurgica, l’azienda è oggi un gruppo tecnologico di proprietà familiare attivo a livello mondiale, attualmente gestito dalla quinta generazione. La fusione di metalli leggeri è uno dei principali pilastri dell’azienda. Originariamente nota per i classici componenti in alluminio pressofuso, come le coppe dell’olio e gli alloggiamenti della trasmissione, Handtmann si è evoluta nel corso dei decenni fino a diventare uno dei principali fornitori di componenti strutturali complessi. Oggi la fonderia Handtmann è un vero pioniere. È il primo fornitore di fonderia in Europa a disporre di una propria macchina di megacasting, che consente di fondere componenti in alluminio di grandi dimensioni e altamente integrati in un unico passaggio.

Un unico getto, molti vantaggi

Anziché fondere e lavorare molti piccoli componenti per poi assemblarli in più fasi, la tecnica del megacasting consente di produrre un componente strutturale complesso in un colpo solo. Questo comporta notevoli vantaggi. In primo luogo, il megacasting riduce drasticamente i tempi di produzione. Se prima molti pezzi dovevano essere prodotti in parallelo, stoccati temporaneamente, messi a disposizione e saldati, oggi un modulo completo — come un avantreno o un retrotreno — può essere prodotto in circa 100 secondi. In secondo luogo, la tecnologia consente di ridurre notevolmente il peso eliminando i punti di giunzione, i rinforzi e le zone di sovrapposizione del materiale. Meno massa significa maggiore autonomia per i veicoli elettrici e quindi un vantaggio competitivo tangibile. In terzo luogo, il megacasting riduce i costi poiché un unico componente sostituisce diverse centinaia di utensili, attrezzature di bloccaggio e fasi di lavorazione.

Allo stesso tempo, il megacasting comporta anche nuove sfide per quanto riguarda il processo di produzione e il controllo qualità. I componenti di grandi dimensioni e altamente integrati sono molto più sensibili alle fluttuazioni del processo. Anche nel processo stesso di pressofusione, la distribuzione della temperatura, il comportamento di riempimento e la solidificazione hanno un impatto maggiore sul risultato. Mentre un componente più piccolo può compensare alcune fluttuazioni, i getti di grandi dimensioni corrono immediatamente il rischio di deformazioni, irregolarità o scostamenti dimensionali. I componenti sono grandi ma a parete sottile e quindi sensibili al calore, ai cicli di raffreddamento o alle sollecitazioni locali del materiale.

Inoltre, i classici difetti di fusione come porosità, risucchi, soffiature e cricche hanno un impatto maggiore nel megacasting. Un difetto localizzato può compromettere l’intero elemento strutturale. Pertanto, è necessaria una tecnologia di misura in grado di valutare l’intero volume del componente, anziché concentrarsi solo su sezioni specifiche o su singole misure. Un altro fattore spesso sottovalutato è la movimentazione. Un componente di diversi metri non può essere semplicemente preso, ruotato o misurato come un piccolo blocco di fusione. Una manipolazione errata, uno stoccaggio improprio o lievi deformazioni durante il trasporto possono già causare una distorsione apprezzabile.

Per saperne di più sul controllo qualità delle fusioni

Lo scanner ottico 3D automatizzato ZEISS sta eseguendo la scansione di un grande pezzo pressofuso.

Dalla sfida alla soluzione: La strategia di qualità di Handtmann nel megacasting

Anche in questo caso Handtmann deve fare da pioniere, poiché i processi, i metodi e i dispositivi consolidati raggiungono i loro limiti fisici e tecnici non appena i componenti hanno dimensioni di diversi metri e presentano strutture complesse e delicate. Sandro Langer, responsabile del controllo qualità, spiega: “Per il megacasting abbiamo bisogno di dispositivi più grandi, di nuovi processi e di una logica di qualità pensata per fornire un feedback rapido e comprensibile. Inoltre, per noi era importante collegare i vari dispositivi e standardizzare i processi di misura in tutte le sedi”. Nella sala metrologica della fonderia, che deve anch’essa adattarsi alle nuove dimensioni dei megacasting, l’azienda si affida interamente a soluzioni innovative.

Un pezzo pressofuso viene ispezionato sulla macchina di misura a coordinate ZEISS PRISMO.

Il sistema a raggi X 2D ZEISS OMNIA GC fornisce un’ispezione radiografica completa di componenti strutturali fusi di grandi dimensioni senza doverli distruggere. Il sistema rileva in modo affidabile porosità, ritiri e difetti interni nell’intero volume del componente, consentendo di decidere tempestivamente se un pezzo possa essere ulteriormente lavorato. Il sistema di misura 3D automatizzato ZEISS ScanBox acquisisce otticamente l’intera superficie del componente e visualizza le deviazioni superficiali tra le coordinate 3D effettive e i dati CAD, assicurando che le deformazioni e gli errori dimensionali siano immediatamente evidenti. L’automazione con tecnologia robotizzata garantisce risultati riproducibili in tempi brevi, ideali per rapide iterazioni di feedback durante il processo. Infine, la macchina di misura a coordinate ZEISS PRISMO consente di effettuare misure tattili di alta precisione anche su megacasting stazionari e di grandi dimensioni. Ciò consente di verificare in modo affidabile le dimensioni funzionali critiche e le tolleranze di lavorazione, che sono fondamentali per le approvazioni degli OEM e per le successive lavorazioni meccaniche.

“Quando si tratta di megacasting, stiamo giocando nella Champions League, anche in termini di requisiti, ed è per questo che abbiamo bisogno di ZEISS come nostro partner”.

Sandro Langer
Responsabile del controllo qualità di Handtmann

Un dipendente di Handtmann prepara il pezzo per l’ispezione a raggi X con ZEISS OMNIA GC.

Infine, è stato fondamentale anche il fatto che la maggior parte delle case automobilistiche collaborasse direttamente con ZEISS. Il vantaggio è che il coordinamento delle misure diventa più semplice, i risultati più comparabili e le approvazioni più rapide. Sandro Langer commenta: “Quando il cliente misura con ZEISS e noi misuriamo con ZEISS, non c’è semplicemente spazio per malintesi o discussioni”. Al contempo, Handtmann era alla ricerca di un partner che offrisse una sicurezza di investimento a lungo termine e supportasse lo sviluppo tecnologico. Per Jens Hansmeier, direttore di stabilimento, era chiaro che la garanzia della qualità dovesse basarsi su un fornitore “che continuerà a dettare gli standard anche tra cinque o dieci anni”. L’ampio portfolio e l’assistenza rapida completano il quadro. Sandro Langer lo riassume così: “Quando si tratta di megacasting, stiamo giocando nella Champions League, anche in termini di requisiti, ed è per questo che abbiamo bisogno di ZEISS come nostro partner”.

Handtmann: Qualità da Champions League in megacasting

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Un unico getto, molti vantaggi