Wenzel Metal Spinning | Automazione dei processi di tornitura in lastra

Wenzel Metal Spinning, una delle principali aziende di tornitura in lastra negli Stati Uniti, ha recentemente integrato il sistema Laser Next 2141 di Prima Power nel proprio flusso produttivo.

L’investimento ha migliorato sicurezza, qualità e controllo degli scarti, consentendo inoltre all’azienda di lavorare geometrie più complesse e ampliare il proprio campo applicativo.

Dai componenti di uso comune a parti ad alta precisione

Fondata nel 1982, Wenzel Metal Spinning opera in diversi stabilimenti in Indiana e Alabama, con circa 23.000 metri quadrati di superficie produttiva e 150 dipendenti.

“La produzione comprende componenti industriali ad alto volume, come coperchi per bidoni della spazzatura, fino a parti ad alta precisione realizzate con materiali speciali per il rover su Marte”, racconta Ryan Funkhouser, General Manager di Wenzel Metal Spinning.

I progetti recenti spaziano da componenti industriali di uso comune a parti aerospaziali specializzate. Queste applicazioni richiedono tolleranze molto ristrette e spesso prevedono l’impiego di superleghe, rendendo particolarmente complessa la fase di post-lavorazione.

La tornitura in lastra: un processo basato sull’esperienza

La tornitura in lastra (metal spinning) è un processo di deformazione a freddo utilizzato per realizzare componenti a simmetria assiale. Il processo inizia con una lamiera piana, tagliata a forma di disco, che viene poi formata su un mandrino rotante fino a ottenere una forma circolare.

“È tanto un’arte quanto una scienza”, spiega Funkhouser. “Si lavora il metallo modificandone la struttura granulare. Serve una sensibilità che non può essere semplicemente programmata in un computer.”

Questa “sensibilità” è il motivo per cui Wenzel attribuisce grande valore ai propri operatori con lunga esperienza. Sapere quanta pressione applicare senza danneggiare il materiale richiede anni di formazione.

La rifilatura manuale come collo di bottiglia produttivo

Per anni, la rifilatura dei pezzi formati ha rappresentato un collo di bottiglia. Il processo era manuale, lento e potenzialmente pericoloso, e non garantiva la ripetibilità necessaria per soddisfare richieste sempre più complesse.

“Eravamo arrivati a un punto critico”, racconta Funkhouser. “Riuscivamo a formare i pezzi più velocemente di quanto riuscissimo a rifinirli. Dovevamo rifiutare commesse che richiedevano tagli complessi perché non riuscivamo a gestire la finitura in modo economicamente sostenibile. Avevamo bisogno di una soluzione in grado di gestire la natura tridimensionale dei nostri pezzi”.

La scelta di una soluzione a 5 assi

La ricerca di un laser a 5 assi è avvenuta secondo criteri estremamente rigorosi. Wenzel ha valutato i principali produttori sul mercato, inclusi costruttori tedeschi e giapponesi, prima di scegliere Prima Power.

“La soluzione Laser Next 2141 di Prima Power rispondeva alle nostre esigenze, inclusa la dimensione della cabina, che consente di lavorare i pezzi più grandi che produciamo”, spiega Ned Kaiser, Operations Manager.

“Hanno compreso il nostro flusso di lavoro e ci hanno mostrato come integrare la macchina nel nostro stabilimento. Anche l’assistenza è stata un fattore decisivo. In produzione non si possono aspettare tre settimane per un tecnico”.

Minori tempi di ciclo e produzione continua

“Operazioni che prima richiedevano più dime, più fasi e diversi operatori ora si riducono a un’unica operazione”, afferma Lance Angus, Production Manager. “Abbiamo trasformato lavorazioni di oltre un’ora in processi da pochi minuti”.

La configurazione split cabin consente la continuità operativa. “Mentre il laser esegue un taglio complesso su una tavola, un operatore scarica il pezzo finito e carica il grezzo sull’altra tavola”, spiega. “Il fascio laser è quasi sempre attivo. Non paghiamo un operatore per guardare la macchina, ma per alimentarla”.

Tolleranze più ristrette e riduzione degli scarti

La capacità a 5 assi ha permesso di raggiungere tolleranze prima impossibili. “Realizziamo componenti aerospaziali con tolleranze di più o meno un decimo di millimetro”, aggiunge Kaiser.

Questa precisione ha ridotto drasticamente gli scarti, particolarmente onerosi nella tornitura in lastra, soprattutto quando si lavora con materiali costosi come Inconel e Hastelloy.

Installazione e integrazione del nuovo sistema

“L’installazione e l’integrazione di nuove tecnologie in produzione sono spesso complesse, ma Prima Power ha reso il processo gestibile”, spiega Kaiser. “I tecnici erano presenti in loco per assemblare la macchina, regolare i parametri, formare il team e garantire l’integrazione del software con i nostri sistemi esistenti. Il loro application engineer ci ha guidati nella gestione delle funzionalità e delle geometrie più complesse”.

Operazioni più sicure e impatto sulla forza lavoro

Il nuovo sistema ha anche contribuito a migliorare la sicurezza, riducendo il contatto degli operatori con processi di rifilatura ad alto rischio. “Gli operatori passano dalla manipolazione diretta di bordi taglienti e utensili da taglio alla semplice operazione di caricamento dell'attrezzatura di fissaggio e avvio del ciclo”, afferma Angus, “creando un flusso di lavoro più pulito, silenzioso e controllato”.

Le tecnologie avanzate favoriscono anche lo sviluppo delle competenze. In un settore che fatica ad attrarre giovani lavoratori, le tecnologie avanzate rappresentano un forte elemento di richiamo. “I giovani vogliono lavorare con macchinari avanzati come il laser di Prima Power”, osserva Funkhouser.

“Parliamo di programmazione, robotica e interfacce digitali. Il ruolo passa da operaio a tecnico. L’automazione non sostituisce la nostra forza lavoro: la motiva”.