TL;DR

I sistemi di automazione con stampi a trasferimento rappresentano un processo produttivo efficiente che utilizza uno stampo multistazione abbinato a un meccanismo di trasferimento meccanico o servo-controllato per spostare e formare automaticamente parti in metallo. Questo metodo è ideale per la produzione di componenti complessi in volumi medi-alto, offrendo maggiore libertà progettuale per parti intricate rispetto alla stampatura con stampo progressivo. Il suo principale vantaggio è la capacità di gestire parti separate, consentendo operazioni più complesse in ogni stazione.

Cos'è un sistema di automazione con stampo a trasferimento?

Un sistema di automazione con punzoni di trasferimento è un processo sofisticato di formatura metallica basato su un punzone multistazione. A differenza dei metodi di stampaggio più semplici, un sistema con punzone di trasferimento esegue numerose operazioni—come formatura, foratura, rifilatura e tranciatura—secondo una sequenza prestabilita. La caratteristica distintiva è rappresentata dal meccanismo di trasferimento automatizzato, che prende fisicamente il pezzo lavorato, lo sposta alla stazione successiva e lo posiziona con precisione per l'operazione successiva. Questo processo è progettato per componenti troppo complessi o di grandi dimensioni per essere realizzati con un sistema monostazione o con un punzone progressivo.

Il principio fondamentale prevede di trattare ogni pezzo come un componente separato e individuale già dalla prima stazione. Nella maggior parte dei casi, la prima operazione consiste nel tagliare una sagoma da una bobina di materiale grezzo. Da quel momento in poi, il pezzo è separato dalla striscia di materiale. Questa libertà permette di eseguire operazioni impossibili nella stampaggio a matrice progressiva, dove il pezzo rimane attaccato alla striscia fino all'ultima fase. Ad esempio, i pezzi possono essere ruotati, sollevati o riposizionati a diversi angoli, consentendo la creazione di forme ad estrazione profonda, geometrie irregolari e componenti con caratteristiche su più lati.

I produttori scelgono i sistemi a stampi di trasferimento quando la produzione richiede un equilibrio tra alto volume, complessità ed efficienza dei costi. Sebbene l'investimento iniziale per gli utensili possa essere significativo, l'automazione riduce drasticamente i costi di manodopera e aumenta la produttività per cicli produttivi prolungati. Questa tecnologia è particolarmente diffusa nel settore automobilistico per la produzione di componenti strutturali, alloggiamenti e parti del sottoscocca. Per comprendere meglio il suo ruolo nella produzione, è utile confrontarla con altri comuni metodi di stampaggio a stampo.

Componenti principali e tipi di sistemi di trasferimento

Un sistema completo di automazione per stampaggio a transfer è l'integrazione di diversi componenti fondamentali che operano in sinergia. Gli elementi principali sono la pressa stessa, che fornisce la forza; la matrice multi-stazione, che contiene gli utensili per ogni operazione di formatura; e il meccanismo di trasferimento, che funge da cuore automatizzato del sistema. È proprio il meccanismo di trasferimento a distinguere realmente questa tecnologia, determinandone velocità, precisione e flessibilità.

I meccanismi di trasferimento sono notevolmente evoluti, passando da sistemi puramente meccanici a robotica avanzata a servocomando. Questa evoluzione ha ampliato le capacità dello stampaggio a transfer, consentendo velocità più elevate e una manipolazione dei pezzi più complessa. La scelta del sistema dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione, inclusi le dimensioni del pezzo, la velocità di produzione e la configurazione della pressa. Ad esempio, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. si specializza nella produzione di stampi per la carpenteria su misura, sfruttando sistemi avanzati per soddisfare le rigorose esigenze di precisione ed efficienza dei principali costruttori OEM.

I diversi tipi di sistemi di trasferimento offrono vantaggi distinti e vengono selezionati in base all'ambiente produttivo:

• Sistemi montati sulla pressa: Questi sono integrati direttamente nella pressa di stampaggio. Possono essere meccanici, azionati dall'albero principale della pressa, oppure servoazionati, che offrono un controllo indipendente sui profili di movimento. I sistemi servo forniscono una flessibilità superiore, consentendo movimenti ottimizzati che aumentano la precisione, anche se le presse meccaniche tradizionali raggiungono spesso velocità più elevate per la produzione in grande volume.
• Sistemi di trasferimento attraverso la finestra: Come suggerisce il nome, questi sistemi sono dotati di rotaie di trasferimento che passano attraverso le aperture laterali della pressa. Questa configurazione, spesso un sistema servo a 3 assi, offre un'eccellente visibilità e accesso all'area della stampa per la manutenzione e le sostituzioni. Si tratta di una soluzione versatile che può essere installata su presse esistenti.
• Sistemi di Trasferimento Robotizzati (Linee in Tandem): Sebbene distinto da una singola pressa transfer, questo approccio automatizzato utilizza robot industriali per spostare pezzi grandi tra più presse disposte in linea. Offre grande flessibilità per componenti molto grandi, come i pannelli carrozzeria automobilistici, ma richiede generalmente un investimento iniziale più elevato e un ingombro maggiore.

I sistemi moderni sono prevalentemente servo-elettrici, poiché offrono un controllo preciso e programmabile su tutti e tre gli assi del movimento: chiusura, sollevamento e trasferimento/inclinazione. Ciò consente un posizionamento fluido e ripetibile e un funzionamento ad alta velocità, con caratteristiche come assi di sollevamento con controbilanciamento e cuscinetti lineari senza manutenzione che garantiscono affidabilità e prestazioni a lungo termine.

Il processo di stampaggio con punzoni a trasferimento spiegato

Il processo di stampaggio con punzoni a trasferimento trasforma una lamiera piana in un componente finito tridimensionale attraverso una sequenza di operazioni precisamente sincronizzata. Ogni ciclo della pressa avanza contemporaneamente più parti, ciascuna delle quali subisce una fase diversa della propria formazione. Il processo rappresenta un modello di efficienza automatizzata, che si sviluppa in modo logico dalla materia prima al pezzo finito.

Sebbene le operazioni esatte varino in base al design del pezzo, il flusso di lavoro fondamentale segue una sequenza coerente e articolata in più passaggi:

1. Alimentazione del materiale e tranciatura: Una bobina di materiale grezzo viene alimentata nella prima stazione dello stampo. Qui, la pressa esegue un'operazione di tranciatura, tagliando la forma piana iniziale del pezzo e separandola completamente dalla striscia di materiale. Questo particolare ora è libero e pronto per il trasferimento.
2. Prelievo e Trasferimento del Pezzo: Quando il pistone della pressa si muove verso l'alto, si attiva il meccanismo di trasferimento. Un insieme di "dita" meccaniche o pneumatiche montate su barre di trasferimento afferra saldamente il pezzo. Le barre sollevano quindi il pezzo verticalmente, lo spostano orizzontalmente fino alla stazione successiva e lo abbassano nella successiva cavità dello stampo.
3. Operazioni di Formatura e Foratura: Con il pezzo posizionato con precisione nella seconda stazione, il pistone della pressa scende ed esegue l'operazione successiva. Questa potrebbe essere un'operazione di imbutitura per creare profondità, un'operazione di foratura per realizzare dei fori o un'operazione di rifilatura per modellare i bordi. Questo passaggio si ripete attraverso più stazioni, ognuna delle quali aggiunge ulteriori dettagli e perfezionamenti al pezzo.
4. Operazioni Complesse e Riposizionamento: In stazioni intermedie, il sistema di trasferimento può ruotare o riposizionare il pezzo per consentire operazioni su diverse facce. Questa capacità è fondamentale per creare geometrie complesse che altrimenti richiederebbero lavorazioni secondarie. Le operazioni possono includere calandratura, arrotolamento, increspatura o persino maschiatura all'interno dello stampo.
5. Formatura Finale ed Espulsione: Nelle stazioni finali, il pezzo subisce le ultime operazioni di formatura, taglio o flangiatura per soddisfare le specifiche definitive. Una volta completato il pezzo, il sistema di trasferimento lo sposta verso una stazione di uscita, dove viene espulso dalla pressa su un nastro trasportatore o in un contenitore di raccolta.

L'intero processo è perfettamente sincronizzato. Il movimento del sistema di trasferimento è coordinato con la corsa della pressa per garantire che i pezzi siano fuori dagli stampi prima che questi si chiudano e siano posizionati in modo preciso per ogni colpo. Questo elevato livello di automazione garantisce coerenza, qualità e produzione su grande volume.

Principali Applicazioni e Vantaggi Industriali

L'automazione con punzoni di trasferimento offre una combinazione unica di versatilità ed efficienza, rendendola il metodo produttivo preferito per componenti metallici complessi in diversi settori chiave. La sua capacità di produrre pezzi grandi e profondi con dettagli intricati in alti volumi fornisce un chiaro vantaggio competitivo nei settori in cui sia la forma che la funzionalità sono fondamentali. La tecnologia è particolarmente cruciale nei settori che richiedono alta precisione e ripetibilità.

I principali settori che si affidano alla stampatura con punzoni di trasferimento includono l'automotive, gli elettrodomestici, l'HVAC e le ferramenta idrauliche. Nel settore automotive, viene utilizzata per produrre componenti strutturali del telaio, portamotore, serbatoi del carburante e carter dell'olio. Per gli elettrodomestici, realizza involucri complessi, vasche di lavatrici profonde e carcasse di compressori. Il denominatore comune è la necessità di parti geometricamente complesse, resistenti, leggere e prodotte in milioni di unità a costi contenuti.

I principali vantaggi che ne guidano l'adozione sono:

• Libertà di Design: Poiché il componente è privo di una striscia portante, i progettisti hanno una maggiore flessibilità. Tirature profonde, forature laterali e caratteristiche su più assi sono tutte possibili all'interno di un singolo processo, come si può notare nei progetti di produttori come Layana .
• Convenienza economica per alti volumi: Sebbene i costi degli utensili siano elevati, il basso costo per pezzo in produzione di massa garantisce un forte ritorno sull'investimento. L'automazione riduce la manodopera e un elevato utilizzo del materiale minimizza gli sprechi.
• Adattabilità a parti più grandi: Rispetto alla stampaggio a matrice progressiva, i sistemi a trasferimento possono gestire materiali significativamente più grandi e spessi, rendendoli ideali per componenti strutturali robusti.
• Integrazione delle operazioni: Più passaggi, inclusi processi di formatura non tradizionali e persino assemblaggi o filettature all'interno dello stampo, possono essere consolidati in una sola pressa, eliminando la necessità di lavorazioni secondarie.

Per determinare se questa tecnologia è quella giusta, un produttore dovrebbe prendere in considerazione i seguenti fattori:

La stampaggio con punzonatura a trasferimento è la soluzione giusta per il tuo progetto?

• Complessità del Componente: Il pezzo presenta caratteristiche di tranciatura profonda, un rapporto elevato tra lunghezza e diametro oppure richiede operazioni su più lati?
• Volume di Produzione: I requisiti produttivi rientrano in una fascia media o alta (dalle decine di migliaia al milione di pezzi)?
• Dimensione del Componente: Il pezzo è troppo grande o ingombrante per essere gestito in modo pratico su una striscia portatrice per matrice progressiva?
• Tipo e spessore del materiale: L'applicazione prevede l'uso di materiali con spessore maggiore che richiedono attrezzature resistenti e una manipolazione adeguata?

Se la risposta a diverse di queste domande è affermativa, molto probabilmente la soluzione produttiva più efficiente ed economica è rappresentata dall'automazione con punzonatura a trasferimento.

Domande frequenti

1. Cos'è una matrice a trasferimento?

Un punzone transfer è un tipo di utensile per la stampaggio utilizzato in una pressa con più stazioni per eseguire una sequenza di operazioni. La sua caratteristica distintiva è che lavora con pezzi separati dalla bobina di materiale. Un sistema transfer meccanico o robotico sposta questi singoli pezzi da una stazione all'altra, consentendo la realizzazione di componenti grandi o complessi che non possono essere prodotti con un punzone progressivo.

2. Quali sono i vari tipi di meccanismo transfer utilizzati nei sistemi di automazione?

I tipi più comuni di sistemi di trasferimento sono i sistemi a 2 assi e a 3 assi (o triassiali). Un sistema a 2 assi normalmente sposta in avanti un pezzo e lo serra/rilascia. Un sistema a 3 assi aggiunge un movimento di sollevamento verticale, fondamentale per parti stampate in profondità. Questi sistemi possono essere montati sulla pressa o integrati direttamente nello stampo. I sistemi moderni sono generalmente dotati di servomotori, che consentono movimenti completamente programmabili, mentre le presse più vecchie possono utilizzare automazione meccanica fissa. In alcune applicazioni, in particolare nelle linee in tandem, vengono utilizzati anche robot industriali per il trasferimento dei pezzi tra le presse.

3. Qual è la differenza tra stampo in tandem e stampo di trasferimento?

Un sistema di stampaggio a trasferimento esegue più operazioni di stampaggio all'interno di una singola pressa di grandi dimensioni, utilizzando un meccanismo di trasferimento integrato per spostare il pezzo tra le stazioni dello stampo all'interno della pressa. Una linea in tandem è composta da più presse separate disposte in sequenza, con i pezzi che vengono trasferiti da una pressa all'altra, spesso mediante robot industriali. Gli stampi a trasferimento sono generalmente utilizzati per parti di piccole o medie dimensioni e complesse, mentre le linee in tandem sono tipicamente impiegate per parti molto grandi, come pannelli carrozzeria automobilistici.