Due applicazioni di successo.
La tecnologia degli stampi in Alluminio per la realizzazione di particolari termoplastici
A volte può capitare di avere l'opportunità di realizzare un progetto agognato da tempo, inseguito con tenacia; può accadere anche che un'accelerazione improvvisa degli eventi possa compromettere la possibilità di portare a termine il progetto stesso.
Infatti un particolare plastico avente dimensione considerevoli e con difficoltà di realizzazione non comuni mal si sposa con la fretta.
Queste poche righe servono da introduzione ad una applicazione di straordinario successo che è significativa riguardo ai vantaggi ed ai risultati che si possono ottenere utilizzando la tecnologia degli stampi in Alluminio per la realizzazione di particolari termoplastici.
Quello a lato rappresentato è uno spicchio, del contenitore per compostaggio in cui si possono notare le numerose nervature di rinforzo.
Il materiale utilizzato per la costruzione dello stampo è Alluminio di tipo CERTAL®SPC una lega della serie 7xxx di derivazione aeronautica appositamente sviluppata con lo scopo di soddisfare le esigenze degli stampisti riguardo a lavorabilità, stabilità dimensionale, saldabilità e costanza di caratteristiche meccaniche dalla corteccia al cuore della piastra.
Nel caso in oggetto i vantaggi ottenuti grazie all'utilizzo di un'attrezzatura in allumino possono essere così riassunti:
- Rapida costruzione stampo.
- Possibilità di effettuare modifiche in modo semplice e rapido.
- Riduzione al minimo di operazioni di elettroerosione - Tutte le nervature di rinforzo sono state realizzate mediante fresatura.
- Grazie all'elevato scambio termico le operazioni di stampaggio sono notevolmente semplificate.
- Costi sensibilmente ridotti rispetto ad una pari attrezzatura in acciaio.
In questa diapositiva sono visibili le fresature realizzate per ricavare le nervature di rinforzo.
La possibilità di effettuare fresature sottili e profonde fino a 20 volte il diametro dell'utensile ha sicuramente agevolato il compito dello stampista che ha evitato di ricorrere a lavorazioni di elettroerosione. In questo modo si sono potute evitare le operazioni di costruzione degli elettrodi e la successive operazioni di fresatura di finitura.
L'usura degli utensili, assolutamente trascurabile, consente di ridurre drasticamente i costi destinati all'acquisto degli stessi e permette le operazioni di lavorazione alle macchine utensili senza presidio dell'operatore prolungata nel tempo.
L'elevato valore dello scambio termico dell'Alluminio (più elevato del valore del rame-berillio) non implica la realizzazione di una sofisticata rete di condizionamento dello stampo; i canali per il passaggio di acqua possono essere realizzati con diametri di 20÷25 mm. e sufficientemente distanti dalla figura.
Prima di ottenere la versione definitiva del particolare stampato sono state apportate diverse modifiche alla geometria ed alla forma dei componenti dello stampo mediante tasselli: queste operazioni sono state facilitate dall'ottima lavorabilità dell'Alluminio e sono state portate a termine in tempi rapidissimi.
Infine il peso specifico dell'Alluminio, pari ad 1/3 rispetto a quello dell'acciaio, è stato particolarmente apprezzato dallo stampista e dallo stampatore che hanno potuto movimentare l'attrezzatura con relativa facilità, in tempi più brevi con un risparmio energetico non quantificabile ma certamente apprezzabile.
Scheda tecnica dell'applicazione.
| Articolo |
Spicchio di Composter |
| Tecnica di lavorazione |
Fresatura su macchina OMV HS 320 |
| Materiale stampo |
Certal®SPC |
| Dimensione stampo |
1200 x 900 x 1200 mm. |
| Peso stampo |
3500 kg. |
| Sottosquadri |
Realizzazione di parti in movimento in Bronzo su Alluminio |
| Materia plastica |
Polipropilene copolimero |
| Peso del pezzo |
3400 grammi |
| Dimensione materia plastica |
9400 cm ³ |
| Tempi di realizzazione stampo |
40 giorni |
| Durata prevista |
500.000 % 700.000 pezzi |
| Costruttore stampo |
Tagliabue Modelli |
| Stampatore |
Plasteva |
| Risparmio % in termini di costi costruzione attrezzatura tra Alluminio ed Acciaio: - 30÷50 |
| Risparmio % in termini di tempi costruzione attrezzatura tra Alluminio ed Acciaio: - 50÷60 |
Telaio per poltrona medicale realizzata in HIS- PUR
L'applicazione rappresentata nella foto è relativa ad un telaio per poltrona medicale realizzata in HIS- PUR (Poliuretano ad alta resistenza d'impatto).
Il processo utilizzato è quello del sovrastampaggio RIM su di una anima in acciaio.
La serie di particolari realizzata è stata di 15.000 pezzi.
Dall'analisi economica delle fasi di realizzazione ed utilizzo dello stampo (trascurando il guadagno nel tempo del ciclo pressa) emerge il seguente quadro comparativo fra Alluminio Certal® ed Acciaio Ck45.
Bilancio economico Alluminio / Acciaio
| Criterio |
Certal® |
Acciaio Ck45 |
Differenza |
| Costo materiale |
540 Kg x 14.000 Lit/Kg
= 7.560.000 Lit |
1.540 Kg x 3.000 Lit /kg
= 4.620.000 Lit |
+ 2.940.000 Lit |
| Costo lavorazione |
50 ore x 140.000 Lit/ora
= 7.000.000 Lit |
150 ore x 140.000 Lit/ora
= 21.000.000 Lit |
- 14.000.000 Lit |
| Costo energia (*) |
89.200 x 160 Lit/Kwh
= 14.270.000 Lit |
135.900 x 160 Lit/Kwh
= 21.740.000 Lit |
- 7.470.000 Lit |
| TOTALE |
28.830.000 Lit |
47.360.000 Lit |
- 18.530.000 Lit |
(*) = Vedi bilancio energetico
Bilancio energetico
| Criterio |
Note |
Certal® SPC |
Acciaio Ck45 |
| Trasporto dei blocchi |
Si ipotizza di un trasporto di 500 km, ed un rapporto di 1,5 litri/tonnellata/100 km e di 39 MJ/litro per un camion Diesel |
158 MJ |
459 MJ |
| Sgrossatura |
Fresatrice con potenza utilizzata di 12 Kwh |
5.712 MJ |
17.136 MJ |
| Movimentazione/Smontaggio |
Acciaio: 12 Kwh necessari
Certal®: 8 Kwh necessari |
285.600 MJ |
428.400 MJ |
| Riscaldamento stampo |
Acciaio: Cm = 0,11 kcal/kg.K
Certal®: Cm = 0,22 kcal/kg.K |
29.700 MJ |
43.170 MJ |
| TOTALE |
|
321.170 MJ =
89.200 Kwh |
489.165 MJ =
135.900 Kwh |
Note
Peso dei blocchi: Acciaio 1570 kg, Alluminio 540 kg
Conversione: 1 Kwh = 3,6 MJ
Per il riscaldamento, l'energia è uguale a Cm (calore massico) x massa stampo x differenza di temperatura / 1kcal. = 4,18 kJ
Settimane di esercizio considerate: 150
Conclusione
Nonostante il maggior costo iniziale del materiale utilizzato nella costruzione dello stampo (+40%) il risparmio totale (materiale + lavorazione + energia) è stato del 40% circa rispetto all'equivalente soluzione in acciaio. Lo stampista ha anche riscontrato i seguenti altri vantaggi:
- Nessun trattamento termico necessario dopo lavorazione (lega allo stato già temprato e detensiaonato)
- Riduzione dei tempi di raffreddamento e dunque di cadenza ciclo
- Manutenzione facilitata dalla riduzione di peso
- Assenza di corrosione degli stampi durante lo stoccaggio
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Da Old tooling a
