Una piccola azienda di lavorazione in Norvegia è la prima al mondo a utilizzare utensili digitalizzati per la tornitura avanzata. La tecnologia consente di prevenire danni a parti complesse e costose utilizzate nell'industria aeronautica e del gas.

Gli strumenti digitali stanno facendo il loro ingresso nel settore della lavorazione meccanica, e tutto sta accadendo a Trondheim, Norvegia. Con l'aiuto nello sviluppo dei sensori da parte dei ricercatori di SINTEF Digital e della società Tecnec Larsen, l'azienda di lavorazione Sandvik Coromant ha sviluppato utensili dotati di sensori che forniscono agli operatori il pieno controllo del processo di tornitura. Ciò consentirà alle aziende di risparmiare tempo e denaro, garantire livelli di qualità elevati e costanti, ed evitare che troppe parti vengano scartate come scarti.

I sensori installati negli strumenti assicurano che le aziende che producono componenti per settori come l'industria aeronautica e del gas ottengano dati importanti durante il processo, e che i risultati siano documentati. Ciò significa che è possibile ottimizzare la produzione e prevenire incidenti indesiderati.

"Ad oggi, il progetto è stato un grande successo e molto ben accolto, " afferma il ricercatore SINTEF Terje Mugaas. "È chiaro che si otterranno grandi risparmi adottando una tecnologia che prevenga il verificarsi di danni durante questi processi, un fenomeno che attualmente non è insolito quando si producono parti molto complesse e costose, " lui dice.

Impossibile vedere il risultato finale

L'azienda Sandvik Teeness a Ranheim, una filiale di Sandvik Coromant, è stato responsabile dello sviluppo della tecnologia. Si è specializzata nella tornitura, strumenti di fresatura e foratura per l'uso con metalli, con un focus su strumenti lunghi e sottili che hanno la tendenza a iniziare a vibrare durante tali processi. Ciò rende difficile la lavorazione delle superfici lisce, indispensabili per soddisfare severi requisiti di produzione.

La sfida principale è che l'operazione si verifica comunemente in profondità all'interno di componenti di grandi dimensioni, il che rende impossibile vedere il risultato finale prima che il processo sia completato, quando non si può tornare indietro. Non ci vuole molto prima che un componente debba essere scartato.

"Nel passato, l'operatore doveva fare affidamento sulla sua esperienza, e ascoltare il processo per scoprire i difetti. Però, ora che le macchine stanno diventando sempre più chiuse, questo approccio è diventato alquanto difficile, "dice Mugaas.

I sensori forniscono informazioni sull'intero processo

Così ora, una serie di sensori installati nello strumento garantirà che le informazioni sull'intero processo siano comunicate agli utenti, informandoli di ciò che sta accadendo anche nei buchi più profondi.

"Abbiamo installato sensori più avanti, e il più vicino al tagliente, il più possibile in modo da poter ottenere un set di dati ottimale, "dice Tormod Jensen, che è Project Manager presso Sandvik Coromant. "Siamo in grado di farlo perché produciamo noi stessi sia gli strumenti che i sensori, " lui dice.

I sensori sono collegati a un trasmettitore situato nella parte posteriore dello strumento, che trasferisce tutti i dati in modalità wireless a un PC o tablet.

Innovazione leader a livello mondiale

Nel 2018, la tecnologia è stata riconosciuta come il prodotto più innovativo alla fiera IMTS di Chicago, una delle più grandi fiere di lavorazione del mondo, vanta 2, 563 espositori e 129, 000 visitatori.

"Abbiamo buoni motivi per essere orgogliosi del nostro prodotto:vincere il primo premio tra così tanti espositori, tutti in competizione per mostrare l'ultima cosa, "dice Mugaas.

La tecnologia è stata sviluppata nell'ambito di un progetto di ricerca BIA (guidato dall'utente) finanziato dal Consiglio della ricerca norvegese. Jensen afferma che il successo di Sandvik Coromant si è basato interamente sui finanziamenti per la ricerca.

"Quando i nostri ricercatori hanno iniziato a lavorare al progetto, in Sandvik Teeness non c'era nessuno che lavorasse con l'elettronica o la programmazione, " dice Mugaas. "Oggi, l'ex fabbrica di chiodi e rivetti a Ranheim, alla periferia di Trondheim, è all'avanguardia della cosiddetta rivoluzione dell'Industria 4.0 nel settore della lavorazione meccanica, " lui dice.

"In SINTEF Digital, il nostro obiettivo è contribuire alla digitalizzazione dell'industria norvegese, e questo è un buon esempio di un progetto che ci offre l'opportunità di digitalizzare un processo tradizionalmente meccanico, " afferma Mugaas. "Questa è la prima azienda di lavorazione al mondo a installare la tecnologia dei sensori nei suoi utensili, " lui dice.

The technology enhances the process involved in the machining of deep holes in the following ways:

• the sensors provide information about the shearing process by monitoring vibration levels and any bending experienced by these long and slender tools
• the sensors are sufficiently accurate to measure the very fine cuts made during the final phase of machining
• the result is more data, process optimisation, reductions in production time and documentation of the outcome.

Data displayed on a PC or tablet

Data from the sensors are displayed on an easy-to-read interface on a PC or tablet.

"The interface displays data sent directly from the tool to the user, " says Jensen. "The algorithms display vibration levels so that the user can be notified when these become too high. We can go in here to reset threshold levels and make adjustments. In this way we become familiar with the process, " lui dice.

Inoltre, there is a column that transmits a warning when it detects unwanted vibrations, and another that indicates how much power is being used. This provides information about the load stresses on the tool.

"There are also warning signals, correction recommendations and auto-mechanisms that stop the machine if this becomes necessary, " says Mugaas.

Advanced components

Sandvik Coromant's tool is being used to make components for applications such as subsea installations, aircraft landing gear and car engines. It goes without saying that such industries operate with strict requirements regarding interior surfaces. Però, by using sensors, operators are provided with the information they need to achieve the fastest possible guidance of a process in the right direction, and thus prevent unwanted machining defects.

"It is common for the same component to be made multiple times using the same tool. However, making the first example can be very time-consuming because of the small margins involved in working with difficult materials. Variations will also arise in connection with mass production, such as changes in materials that require machining adjustments. It is in these areas that the technology we are developing offers its greatest value, " says Dan Östling, who is an engineer at Sandvik Cormorant.

The technology means that the process is independent of the machine operator, and this makes information about the process even more valuable.

Self-regulating technology

The earliest versions of the technology are already on the market. Work is now ongoing to close the feedback loop. The aim is to be able to send information back to the machine to enable the technology to make necessary adjustments itself.

Many companies in the sector have embarked on digitalization processes, including Aarbakke in Bryne, which has launched a project designed to investigate how Sandvik Coromant's tools can improve their production process.

"This is an example of how the digitalization of tools once again provides opportunities for Coromant's clients, " says Mugaas.