MT: tecnologia vincente per i grandi numeri

Fig_02Una media di 11 milioni di pezzi l’anno prodotti grazie al prezioso apporto di uno un gruppo di 165 addetti, il 10% dei quali impegnati in attività di Ricerca & Sviluppo. Questa in sintesi è MT Technology, punto di riferimento nella microfusione con forme in urea, realtà che dal proprio stabilimento francese di St-Michel De Maurienne, in Savoia sviluppa, prototipizza e produce per il settore automotive componenti di elevata qualità, fusi in ogni tipo di acciaio.
«Possiamo avvalerci – commenta Baptiste Ligot, responsabile del reparto di sviluppo di prodotto – di una tecnologia unica, che bene si adatta a lotti di produzione importanti e in grado di renderci competitivi nel difficile comparto dell’automobile».
L’azienda, appartenente al gruppo CMV è infatti specializzata nella progettazione e fusione in ogni tipo di acciaio: sistemi di scarico, cambi, porta iniettori, frame. Componenti aventi pesi che vanno dai 15 g fino ai ben più “imponenti” 2,5 kg. Ma il punto di forza dell’azienda non riguarda il solo lato produttivo ma anche, e soprattutto, la fase di design e ingegnerizzazione dove, in modo quasi “sartoriale”, è in grado di affiancare il cliente nello sviluppo di soluzioni ottimizzate per le funzioni alle quali sono dedicate. Frutto di tale vincente approccio riguarda una recente commessa di un morsetto d’iniezione. La sfida, in questo caso è stata quella di riuscire a sviluppare un pezzo in grado di soddisfare precisi requisiti funzionali, oltre che di costo finale.

“Design to cast”
Come già sottolineato MT Technology vanta una grande esperienza non solo di processo ma anche di sviluppo di prodotto. Nel caso in esame, infatti, l’ufficio tecnico dell’azienda, dopo aver analizzato a fondo le peculiarità del morsetto d’iniezione (già esistente in materiale sinterizzato), ha sottoposto al cliente la validazione di un nuovo prototipo a seguito di successive e migliorative revisioni.
«Il requisito principale da soddisfare – precisa Ligot – riguardava essenzialmente la capacità del pezzo a resistere a sollecitazioni massime pari a 26 kN applicate in determinati punti. Dimostrarsi dunque adeguato in termini di funzionalità e affidabilità. Senza dimenticare tuttavia il discriminante aspetto legato al costo finale del pezzo stesso».
A parità di condizioni, infatti, il componente in sinterizzato avrebbe avuto in ogni caso un costo più favorevole del pezzo realizzato in microfusione. Lo studio si è dunque indirizzato verso un’attenta simulazione tridimensionale finalizzata a una riduzione del peso complessivo del pezzo, apportando un duplice vantaggio: sia in termini funzionali che economici.
«Il processo – aggiunge Ligot – è stato per certi aspetti abbastanza semplice: dopo aver effettuato una prima simulazione secondo il design iniziale, abbiamo osservato quali fossero i carichi massimi di sollecitazione al quale lo stesso era in grado di rispondere. A questo punto, attraverso una discretizzazione successiva, abbiamo iniziato a eliminare materiale in punti laddove fosse possibile mantenere la resistenza allo stesso valore di sforzo, senza mutarne il design nei punti critici. Ciò per non andare a modificare la funzionalità statica e/o dinamica».
Numerosi sono stati i cicli necessari di progettazione/calcolo effettuati dal team di R&S per trovare le opzioni ottimali in termini di design, peso, resistenza alle sollecitazioni; step ai quali sono corrisposte altrettante revisioni di progetto, loro validazione e successiva produzione dei primi campioni.

Simulazione e prototipi
La simulazione, mantenendo gli stessi vincoli operativi sia dal punto di vista statico che dinamico, ha portato a un risultato molto interessante. Il componente, ha pienamente soddisfatto i requisiti di risposta alle sollecitazioni rispetto al modello esistente.
«Condizioni al contorno soddisfatte, dunque – prosegue Ligot – col valore aggiunto che il peso del nuovo pezzo ,è inferiore del 25% rispetto al già esistente. Siamo infatti passati da 107 grammi del pezzo sinterizzato, a ben 81 grammi del nuovo pezzo da realizzarsi con la tecnologia della fusione con forme in urea».
Quale il processo concretamente attuato per giungere a tale risultato? In prima battuta è stato creato un primo semplice stampo prototipo per ottenere le prime forme in urea.
«Risultato ottenibile – sottolinea sempre Ligot – grazie alle intrinseche peculiarità del processo a urea persa. A tal proposito si può partire da uno stampo prototipo per poi, senza ulteriori obblighi operativi, poter già convalidare l’intero processo di produzione».
Solo la fase d’iniezione di urea è infatti leggermente diversa, mentre il resto risulta pienamente rappresentativo del processo seriale. Ciò significa che nelle primissime fasi di sviluppo del prodotto, si può avere la ragionevole reale percezione di come sarà il processo definitivo, consentendo pertanto di prevederne e gestirne tutti i costi, intervenendo laddove fosse tanto necessario per attuare strategie mirate allo scopo. Sono state così realizzate alcune centinaia di prototipi del pezzo e successivamente analizzate attraverso attrezzature a raggi X e con tecnologia magnetoscopica.
«In parallelo – precisa Ligot – sono stati condotti in parallelo anche degli stress test, così come prove di fatica: i risultati sono stati tutti perfettamente in accordo con quelli generati in fase di simulazioni, a conferma della capacità del nostro team di poter dominare questi difficili aspetti».
La successiva fase di sviluppo del prodotto si è invece focalizzata sulla simulazione del processo di fusione. Quali i requisiti? Quali i risultati attesi e i possibili miglioramenti?
I tool utilizzati dal team di R&S di MT sono in grado di simulare l’intera sequenza del processo, dalla progettazione fino alla alla valutazione e validazione dei risultati. La fusione infatti, soprattutto di ghisa, presenta alcuni aspetti che non possono essere semplificati o sottovalutati.
«Si tratta di un’attività con temperature elevate – aggiunge sempre Ligot – rumorosa, caotica, per la quale si rende necessario un importante consumo di energia e di materie prime, ovvero richiede l’impegno di capitali. In questo senso la simulazione ci dà la possibilità di simulare esattamente cosa succederà quando il metallo fuso troverà la sua strada nello stampo di ceramica, come si raffredderà, aiutandoci anche a identificare dove sono potrebbero presentarsi eventuali difetti da ritiro».
Ma la simulazione è molto utile anche in termini di controllo della velocità del metallo che va nello stampo: se risulta troppo veloce infatti si finisce per soffiare grani di ceramica dallo stampo e a seguire la loro inclusione nel getto, cosa non gradita e voluta. Inoltre si può effettivamente seguire il flusso del fluido, consentendo accurate riflessioni su ciò che accade, su come lo stampo si riempie, su temperature e velocità, oltre che su aree di possibile turbolenza che possono anche creare difetti. In altre parole la simulazione di colata del processo permette a MT Technology di testare il sistema e tutto l’engineering, minimizzando il rischio di fallimento del progetto.

Ottimizzazione di tempo e risorse
Quali i benefici ottenuti per il progetto? «Prima di tutto – dichiara Ligot – questo approccio ha consentito un risparmio in termini di tempo e risorse nella più ampia accezione. Ciò significa poter contare su una progettazione del processo di colata realizzata “in ufficio” che porta a una maggiore consapevolezza e ragionevole certezza di poter ottenere al primo colpo il giusto processo in fonderia. In effetti si è reso necessario un solo lotto di prototipi per confermare i risultati teorici».
Un risultato atteso molto interessante in termini di ciclo di sviluppo di prodotto che ha permesso di limitare gli scarti e di rilevare un lead time molto interessante se confrontato con analoghe complessità e criticità, dalla Pca (Principal Component Analysis) alla consegna dei primi pezzi.
Ulteriore valore aggiunto è fornito dal fatto che il team di MT Technology è da sempre orientato a offrire non tanto solo un processo e/o capacità produttiva (comunque assolutamente importanti), quanto esperienza e know-how in termini di ottimizzazione e funzionalità. Il caso di successo presentato in queste pagine rappresenta un chiaro esempio di questo approccio. «Anche in questo caso infatti – conclude Ligot – l’obiettivo raggiunto dai nostri tecnici e ingegneri è stato quello di essere stati in grado di studiare, sviluppare e offrire una soluzione su misura, ottimizzata e validata, ovvero un morsetto d’iniezione capace di soddisfare requisiti tecnici, qualitativi, di durabilità e di costo. Solo così la tecnologia con forme in urea risulta realmente vincente e competitiva».

Una fonderia nel comando dei Templari
Punto di riferimento nella microfusione, la fonderia di precisione MT Technology appartiene al gruppo CMV e opera nella propria unità produttiva di St-Michel De Maurienne, Savoia (Francia) su una superficie di 24.000 mq, impiegando circa 165 persone. La storia dello stabilimento dove oggi sorge l’azienda inizia nel lontano 1918 quando Louis Renault fonda la “Usine du Temple”. Si racconta che il nome prenda origine dal fatto che nel Medioevo, nel luogo dove è sorto lo stabilimento, ci fosse un comando dei Templari. La fonderia di precisione nasce nel 1970 a nome Metaltemple con una prima Unità, alla quale poi seguirà nel 1990 l’Unità 2. Nel 2008 l’azienda entra a far parte del Gruppo CMV (a cui fa capo anche MBF Aluminium di Saint Claude) per diventare MT Technology nel 2013, alla cui guida ci sono la dott.ssa Claudia Fantino Colla, Presidente MT Technology insieme al Dott. Giampiero Colla, Presidente della holding di controllo.
Ed è proprio al dott. Colla che abbiamo chiesto quali sono le chiavi del successo di chi opera in questo comparto: «Certamente – commenta l’amministratore delegato CMV – oltre a poter disporre di una tecnologia con forme in urea, unica in Europa, il poter contare su uno team qualificato e preparato ci consente di proporci al mercato con un elevato grado di competitività».
Un team tecnico che, solo per la sezione engineering, impiega in sviluppo, ricerca e processo una quindicina di persone, con un’età media molto bassa. «Un team importante – aggiunge il dott. Colla – quanto mai necessario per essere in grado di poter sviluppare per i nostri clienti soluzioni ad alto valore aggiunto, andando a soddisfare i più diversi requisiti».
In questo senso il reparto dedicato allo sviluppo di prodotto si propone quale estensione virtuale di quello del cliente. Ciò al fine di poter interpretare al meglio necessità e benefici attesi. L’esperienza e il know-how acquisito consentono di tradurre progetti direttamente in fusioni, in base a precise specifiche riferite a disegni, modelli 3D digitali o prototipi.
«Il segreto – aggiunge lo stesso dott. Colla – risiede nella capacità di comprendere non solo la parte in studio, ma anche le condizioni operative al contorno ed eventuali criticità (corrosione, forze applicate, temperature in gioco ecc. ndr) in modo che il team riesca a sviluppare il progetto senza tralasciare dettagli e vincoli applicativi».
Un lavoro collaborativo che significa affiancare in co-design e in co-engineering clienti tra i quali spiccano i più importanti player mondiali in ambito automotive. «Player esigenti – conclude il dott. Colla – ai quali rispondiamo con innovazione continua, di prodotto e di processo. A questo proposito sono in corso interessanti aggiornamenti nei nostri reparti per rendere la nostra attività ancor più efficiente e flessibile, oltre che più competitiva».
Crescita continua dunque, per poter garantire una produttività media di oltre 11milioni pezzi/anno realizzati in acciaio (con picchi di circa il 60-70% fatti con leghe nobili). Numeri che continueranno in futuro a crescere sensibilmente, a fronte anche di alcuni progetti che l’azienda sta portando a termine ma dei quali, oggi, non è ancora possibile conoscerne i dettagli.

Dal design alla fusione con forme in urea
La microfusione, ovvero la fonderia di precisione, viene generalmente eseguita con tecnologia a cera persa. Viene infatti realizzato un modello in cera che rappresenta il modello finito, in tutte le sue dimensioni.
«In modo molto sintetico – rileva Ezio Bucalossi. Direttore commerciale di MT Technology – una volta realizzato il modello il processo prevede l’iniezione appunto della cera nella conchiglia, andando a preparare tanti modelli poi riuniti in un “albero” per mezzo di attacchi di colata, successivamente immersi in un impasto ceramico, al fine di essere ricoperti da un guscio di materiale refrattario in polvere». Operazione, questa, che viene ripetuta più volte sino a ottenere un “carapace” di spessore adeguato a sopportare il calore e la pressione del metallo fuso. Le forme, dopo l’evacuazione della cera vengono passate in forni ad alta temperatura affinché acquistino la corretta robustezza alla colata. Avvenuto il raffreddamento del metallo si procede all’eliminazione/distruzione del guscio ceramico, ottenendo così il pezzo finale.
«Al posto della cera persa – aggiunge Bucalossi – noi impieghiamo invece urea, ovvero un materiale plastico non eccessivamente costoso, facilmente stampabile e soprattutto totalmente recuperabile».
Peculiarità che consentono di ottenere un pezzo più preciso nell’immagine del modello, e che addirittura in alcune zone può non avere bisogno di ulteriori lavorazioni meccaniche di rifinitura.
«Questo – prosegue lo stesso Bucalossi – è reso possibile perchè l’urea è una plastica dura che non necessita per esempio di una fase di conformatura. Una fase che in alcuni casi potrebbe generare anche dei fastidiosi ritiri, oltre che avere bisogno di spazi e tempi considerevoli, qualora le produzioni si caratterizzino per lotti numericamente importanti».
Il risultato finale del pezzo è infatti lo stesso, ma a fare la differenza sono alcuni dettagli che riguardano da una parte tempi-ciclo ridotti, lavorazioni di rifinitura minori, potenzialità produttive importanti. A tutto ciò, maggior valore aggiunto è dato anche dalla capacità di rendere realmente appetibile e vantaggioso il processo dal punto di vista di ingegnerizzazione del pezzo.
«A questo proposito – conclude Bucalossi – la nostra mission è proprio quella di offrire una “funzione-pezzo”, non un processo, sfruttando al meglio le peculiarità che la tecnologia con forme in urea offre».

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