Calcolare con il turbo

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Marzo 2015

 

Grazie ad una soluzione CNC Rexroth, ABB Turbo Systems può produrre pale per turbocompressori in modo rapido e preciso.

La storia inizia con Alfred Büchi (nato a Winterthur, in Svizzera) che, oltre un secolo fa, inventò il turbocompressore: il tecnico non poteva accettare che, nei motori a combustione, gran parte dell’energia andasse semplicemente in fumo: egli cercò quindi una soluzione che incrementasse il rendimento dei motori. Questo il principio della sua idea: i gas di scarico creati dalla combustione mettono in movimento una pala di turbina che, a sua volta, mediante un albero, aziona un compressore. Così, la miscela di aria e carburante affluisce nel cilindro in maggiore quantità e la potenza del motore aumenta. Oggi, nei moderni motori Diesel, il turbocompressore è un elemento imprescindibile e uno dei maggiori costruttori del ramo si trova proprio in Svizzera: ABB Turbo Systems, con sede a Baden. L’azienda produce turbocompressori per navi portacontainer, traghetti veloci e veicoli minerari dall’altezza di diversi piani. Questi apparecchi triplicano la potenza dei motori Diesel, riducono le emissioni e risparmiano circa il 10% di combustibile. Ma per ottenere tutto questo, le pale devono funzionare alla perfezione, anche a 600 °C e fino a 14.000 giri al minuto; forma e caratteristiche superficiali delle pale sono decisive per il rendimento del turbocompressore.

40% di velocità in più

ABB Turbo Systems cercava, quindi, una soluzione che potesse produrre in modo rapido e affidabile pale dai profili di flusso perfetti trovandola, infine, presso un’altra azienda svizzera: Liechti Engineering AG. Due centri di lavoro modello Turbomill 800 g offrivano esattamente ciò che occorreva ad ABB Turbo Systems. E in questa macchina, il know-how di Bosch Rexroth gioca un ruolo decisivo: all’efficienza delle macchine, infatti, contribuisce notevolmente il sistema CNC IndraMotion MTX. La produzione delle pale inizia da un semplice parallelepipedo in una speciale lega d’acciaio, che può raggiungere i 25 kg di peso; in base alle dimensioni, fra i 33 e i 52 minuti dopo, il pezzo esce dall’impianto come pala per turbine pronta per il montaggio (con numero di serie già stampigliato), senza richiedere, quindi, lavorazioni successive. Attualmente, i centri di lavoro dell’azienda producono pale in sei dimensioni diverse, con sette diversi angoli d’incidenza possibili. Per fare tutto ciò, i due centri Turbomill 800 g devono svolgere un autentico lavoro di precisione: il profilo di flusso delle pale è infatti decisivo per l’efficienza del turbocompressore. “Con una tolleranza di produzione di 0,008 mm, ci occorre una macchina che padroneggi in sicurezza il processo e operi con grande precisione di ripetibilità”, ci spiega Cyrill Arnet, Direttore ABB Turbo Systems per l’ambito Tecnologie e Progetti d’Investimento. Ciò è reso possibile dall’enorme capacità di calcolo di IndraMotion MTX, con intelligenza Drive & Control a distribuzione decentralizzata. La soluzione completa, composta da unità di controllo CNC ed azionamenti, armonizza il movimento dei cinque assi ad intervalli di pochi millisecondi. La programmazione di IndraMotion MTX ha la particolarità di impartire non solo la geometria, ma anche l’avanzamento di lavorazione di ciascun gruppo NC: ciò consente di rispettare con esattezza i dati nominali, assicurando un’eccellente qualità delle pale. Inoltre, ABB Turbo Systems ha potuto incrementare di ben il 40% la velocità di produzione. “Per noi, che produciamo in grandi numeri di pezzi, la produttività è decisiva”, sottolinea Arnet.

Maggiore durata utile e minore usura

Oltre a velocità e precisione, anche la durata riveste un ruolo decisivo. L’elevata velocità di lavorazione, infatti, ha il suo prezzo: “Se produciamo più velocemente, inevitabilmente aumenta anche l’usura. Adottiamo, quindi, un compromesso ottimale fra durata utile e tempi di produzione”, ci spiega Arnet. Sulla base della tecnologia Bosch Rexroth, che ha consentito i necessari “set-up” ai sistemi di azionamento, si è così raggiunta una maggiore durata utile. L’impeccabile interazione fra elementi elettromeccanici, regolazione di azionamento e Motion Control consente lavorazioni rapide e precise; inoltre, gli esatti e graduali movimenti delle macchine contribuiscono a mantenere gli utensili affilati più a lungo, riducendone i costi.

Un sistema di comando semplice

Eduard Kuhn sa bene quanto sia semplice comandare i Turbomill 800 g. Egli, infatti, ha proprio il compito di comandare la macchina ed è entusiasta della pratica e intuitiva guida a menu: “Nella visualizzazione, con poche impostazioni si arriva rapidamente al risultato. Bosch Rexroth l’ha concepita davvero bene”. Ciò agevola enormemente il lavoro quotidiano: basta un solo collaboratore del Reparto Produzione per comandare due impianti, compresi i sistemi di misurazione, e i nuovi collaboratori imparano velocemente. Anche il cambio utensile si svolge rapidamente, senza che l’operatore debba orientarsi fra vari livelli di menu. Kuhn ed Arnet sono quindi concordi: anche la grande semplicità d’uso di IndraMotion MTX per ABB è stata decisiva per la scelta d’acquisto.