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HPM – Cluster Fabbrica Intelligente

Codice Progetto: CNT01_00163_216758
Nome del beneficiario e titolo del progetto:
Ferraioli & C. S.r.l.

High Performance Manufacturing - cluster fabbrica intelligente
Obiettivo principale dell’operazione
Individuazione gli ambiti nei quali testare le performance della macchina utensile Jobs riprogettata.

Attività svolte:
L’attività, svolta in collaborazione con Jobs e Politecnico di Milano, ha avuto come obiettivo la individuazione dei campi di attività all’interno dei quali valutare i miglioramenti ottenuti con la riprogettazione del centro di lavoro Jobs

Presupposti iniziali:
Definire ambiti di valutazione dei criteri di performance ed approfondire i benefici delle soluzioni proposte:
Approccio Ferraioli:
Il team di ricerca di Ferraioli ha dato il suo contributo alla ricerca svolgendo principalmente un’attività esplorativa finalizzata allo studio delle fasi di lavoro più gravose alle quali sottoporre il nuovo centro di lavoro.
Attraverso l’acquisizione di informazioni tecniche relative alla nuova macchina utensile ed alle esperienze maturate nel settore delle lavorazioni meccaniche complesse, si è giunti alla individuazione di una sequenza di test da eseguire durante la fase di sgrossatura.
Questa fase, essendo quella che mette maggiormente sotto pressione l’intera struttura della macchina utensile, ha offerto la migliore panoramica possibile dal punto di vista della vibrazioni, della complessità delle geometrie testate, dell’utilizzo di inserti e frese di nuova concezione e l’utilizzo di velocità di taglio particolarmente spinte.
Le attività svolte hanno quindi consentito, di acquisire una serie di informazioni prestazionali e di costo necessarie per l’attività di approfondimento dei benefici derivanti dalla maggiore rigidezza del corpo macchina e dal ridotto numero di organi meccanici in movimento derivante dal nuovo sistema di assi, ed hanno consentito alla Ferraioli di acquisire un notevole bagaglio di conoscenza in nuovi ambiti applicativi.


Riferimenti: ponricerca.gov.it

Final Meeting del progetto HPM - High Performance Manufacturing (CTN01_00163_216758) del bando Cluster Tecnologici Nazionali

Si è tenuto lo scorso 30 novembre, presso il Tecnopolo di Piacenza, il Final Meeting del progetto HPM - High Performance Manufacturing (CTN01_00163_216758) del bando Cluster Tecnologici Nazionali che ha visto come Responsabile scientifico il prof. Michele Monno, docente del Politecnico di Milano e direttore del MUSP, laboratorio accreditato della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia- Romagna.
Il progetto High Performance Manufacturing (HPM) ha l’obiettivo di sviluppare macchine e sistemi di produzione che, attraverso soluzioni ad alto contenuto di conoscenza, contribuiscano al concetto di “Fabbrica Intelligente” come centro produttivo sostenibile e competitivo in grado di fronteggiare efficacemente i rapidi cambiamenti del settore mediante una salda leadership tecnologica delle imprese raggiunta attraverso programmi di ricerca industriale avanzata. Il concetto di HPM si indirizza verso due obiettivi fondamentali: l’incremento prestazionale a livello di processo (in termini di tempi di lavorazione e qualità complessiva) e la flessibilità dei sistemi di lavorazione (in termini di condizioni di lavoro e autonomia).
Tali elementi costituiscono la frontiera da superare per accrescere prestazioni e competitività del prodotto Made in Italy nei beni strumentali per l’industria. L’incremento dell’export verso Paesi emergenti fa diventare la capacità della macchina di sopportare condizioni di lavoro gravose, raccogliendo in modo autonomo informazioni dal campo e modificando i parametri di processo anche in mancanza di operatori esperti, elemento strategico per la competitività. In previsione dei futuri trend del mercato, l’obiettivo delle imprese produttrici di macchine utensili e sistemi per produrre consiste nel raggiungere prestazioni sempre più elevate per produttività, qualità delle lavorazioni, flessibilità e utilizzo ottimale delle risorse materiali ed energetiche disponibili.
Il progetto, iniziato il 01 gennaio 2014, terminerà il 31 dicembre 2018 ed è stato coordinato dal Laboratorio MUSP sotto tutti gli aspetti: scientifici, formativi ed amministrativi.
Le attività hanno coinvolto 15 soggetti partecipanti (12 aziende 3 università) provenienti da otto territori regionali:
• Ferraioli & C. s.r.l. Campania
• JOBS S.p.A – Gruppo FFG, Mandelli S.p.A – Gruppo Riello Sistemi, MCM S.p.A. – Gruppo RIFA
• Amada Engineering Europe srl - Gruppo Amada Co. e Gigant Srl in Emilia-Romagna
• ALMAG S.p.A – Gruppo Gnutti in Lombardia
• HSD S.p.A – Gruppo BIESSE nelle Marche
• SPEA S.p.A in Piemonte
• GTS srl in Puglia
• Fabrica Machinale srl in Toscana
• SIPA S.p.A - Gruppo Zoppas in Veneto
• Politecnico di Milano
• Politecnico di Torino
• Università di Bologna

L’evento ha visto la partecipazione dei partner di progetto, della stampa di settore e di imprese interessate ai risultati ottenuti. Tra i presenti l’Assessore allo Sviluppo Economico della Regione Emilia-Romagna, dott.ssa Palma Costi che, in apertura dei lavori, ha fatto il punto sulla centralità dell’ innovazione quale principale sostegno alla competitività delle imprese - in linea con le politiche regionali, nazionali ed europee - puntualizzando come il progetto HPM, coordinato dal Laboratorio MUSP, abbia di fatto anticipato i temi di Industria 4.0 ed abbia permesso lo sviluppo di soluzioni tecnologiche che rendono più veloci e competitivi i sistemi di produzione realizzati dalle aziende partecipanti.
Di grande impatto anche l’intervento del dott. Gianluigi Viscardi, Presidente del Cluster Tecnologico Nazionale Fabbrica Intelligente (CFI), che aggrega oltre 300 fra grandi, piccole e medie imprese, oltre ad università ed enti di ricerca, e riunisce tutte le anime del manifatturiero avanzato per favorire il rafforzamento della competitività industriale italiana sui mercati, dialogando con le istituzioni.
Viscardi ha sottolineato che i partecipanti al progetto HPM hanno sviluppato ed attuato una strategia, basata sul connubio tra ricerca e innovazione, in grado di consolidare e incrementare i vantaggi competitivi nazionali e, al contempo, di indirizzare la trasformazione del settore manifatturiero italiano verso nuovi traguardi europei ed internazionali.
Il programma della mattinata si è focalizzato sulle attività svolte nei 6 workpackages (WP) in cui si è sviluppato il progetto, evidenziando l’alto livello di innovazione e competitività raggiunto.
Il WP1, incentrato sullo “Sviluppo di metodologie orientate al miglioramento di macchine e processi” e suddiviso in quattro obiettivi realizzativi (OR) ha visto le attività relative agli OR 1.A e OR 1.B svolte sinergicamente dall’azienda ALMAG e dall’Università di Bologna; le attività relative agli OR 1.C e OR 1.D svolte in collaborazione dall’azienda Mandelli Sistemi e dal Politecnico di Milano.
Tra gli argomenti sviluppati:
• Tecnologie digitali per la produzione delle leghe di ottone; in particolare sensoristica per il monitoraggio della qualità superficiale dei profili in uscita, software per la simulazione del processo di trafilatura e procedure per la verifica dello stato delle matrici di trafilatura così come per la simulazione delle sollecitazioni.
• Tecnologie innovative per la produzione di leghe di ottone prive di piombo.
• Algoritmi e indicatori per il monitoraggio di lavorazioni per asportazione di truciolo.
• Strategie e sistemi per il controllo del processo di asportazione di truciolo (smorzamento dell’instabilità dinamica). Il WP2 incentrato sui “Centri di lavoro e componenti ad elevate prestazioni e costi ridotti” e suddiviso in tre obiettivi realizzativi, ha visto le attività relative all’OR 2.A svolte da JOBS, Ferraioli e Politecnico di Milano; le attività relative all’OR 2.B svolte sinergicamente con l’aggiunta dell’azienda HSD e le attività dell’OR 2.C svolte da GTS, JOBS e Politecnico di Milano.
Di seguito quanto sviluppato:
• Struttura di macchina utensile riprogettata e realizzata con l’ausilio di tecniche di analisi avanzate agli elementi finiti (FEA) e materiali cellulari smorzanti (schiume metalliche di alluminio).
• Prototipazione di mandrini (sincroni e asincroni) ad elevata efficienza energetica e coppia elevata, prototipo di mandrino asincrono ad elevata efficienza e coppia elevata.
• Sviluppo di un mandrino ad elevata velocità di rotazione.
• Sistema di movimentazione assi macchina, ad elevate prestazioni e costi ridotti, basato sulla riduzione del numero di organi di trasmissione. Il WP3 incentrato sui “Data fusion per la supervisione di sistemi flessibili” e suddiviso in tre obiettivi realizzativi ha visto tutte le attività svolta in sinergia dall’azienda MCM e dal Politecnico di Milano.
Di seguito quanto sviluppato
• Architettura di monitoraggio basata su tecniche di data fusion.
• Sistema per il monitoraggio on-line della qualità del processo e delle condizioni della macchina. Esso si focalizza sia sullo stato di salute dell’utensile che sullo stato di salute dei principali gruppi macchina. Il sistema è stato validato sia mediante banco prova costruito ad-hoc, sia su centro di lavoro MCM.
• Integrazione del sistema di monitoraggio con il supervisore di sistema che MCM sviluppa.
Il WP4 incentrato sulle “Elevate prestazioni nei sistemi per la deformazione della lamiera” e suddiviso in quattro obiettivi realizzativi ha visto le attività relative agli OR 4.A, 4.C e 4.D svolte in sinergia dall’azienda AMADA e dal Politecnico di Milano. Le attività relative all’OR 4.B sono state svolte da GIGANT, Fabrica Machinale e Università di Bologna.
Di seguito quanto sviluppato:
• Software per la prototipazione virtuale e la correzione dei processi di piegatura della lamiera (con previsione dei fenomeni di ritiro e ritorno elastico post-piega).
• Sistema di controllo automatico di presse per la deformazione della lamiera. È stata sviluppata una pressa dedicata equipaggiata con la sensoristica opportuna e il software di controllo.
• Sistema basato sulla visione artificiale per l’autoapprendimento dei robot di piegatura e saldatura.
• Magazzino intelligente basato sull’integrazione del sistema di pianificazione della produzione con algoritmi di loading e dispatching.
Il WP5 incentrato sui “Sistemi di produzione per il packaging ad alte prestazioni” e suddiviso in tre obiettivi realizzativi è stato interamente svolto dall’azienda SIPA di Vittorio Veneto.
Di seguito quanto sviluppato:
• Modulo di preriscaldo ottimizzato utilizzando lampade con filtri IR multilayers.
• Modulo di stiro-soffiaggio con performance produttive maggiorate del 20 % rispetto alle vecchie.
• Soluzioni di rivestimento superficiale anti-sticking a basso attrito su stampi di soffiaggio.
SIPA ha realizzato un impianto (si tratta di realizzazione di contenitori plastici come bottiglie per l’acqua) che implementa tutte le migliorie sviluppate nel progetto. Il WP6 incentrato sulle “Soluzioni performanti per la fabbricazione additiva e di micro/nano sistemi, realizzazione di linee customizzate per il collaudo di dispositivi mems” e suddiviso in otto obiettivi realizzativi interamente svolti in sinergia dall’azienda SPEA e dal Politecnico di Torino.
Di seguito quanto sviluppato:
• Sviluppo di un sistema PLM per la gestione del ciclo di vita e la condivisione delle informazioni per linee customizzate per il collaudo MEMS.
• Ri-progettazione e realizzazione mediante fabbricazione additiva di sottogruppi per linee di collaudo MEMS.
• Micro e nano tecnologie per la realizzazione di nuovi sensori e attuatori finalizzati alla ottimizzazione degli impianti di fabbricazione additiva
• Rivestimenti nanostrutturati multifunzionali di superfici di componenti per i sistemi di fabbricazione additiva
• Micro e nano sistemi per linee customizzate di collaudo MEMS come sensori e attuatori.
• Dimostratore di linea customizzata per il collaudo dei dispositivi MEMS
La mattinata si è conclusa con l’intervento del dott. Fabrizio Cobis, Direzione generale per il coordinamento, la promozione e la valorizzazione della ricerca (MIUR), che ha ripercorso lo sviluppo del bando, le sue finalità e le criticità che sono emerse nelle fasi attuative.
Cobis ha inoltre sottolineato la “resilienza” dimostrata dalla compagine HPM nel portare avanti un progetto così complesso basandosi solo sulla forte convinzione di riuscire a concretizzare la realizzazione di prodotti fortemente innovativi.
La seconda parte della giornata ha messo in evidenza il progetto formativo HPM a cui hanno preso parte, in totale 18 formandi tra dottorandi e laureati magistrali in ingegneria industriale che già attualmente hanno trovato qualificata occupazione, grazie alle loro capacità rafforzate dall’esperienza acquisita attraverso il progetto formativo, nelle imprese del settore
Lo hanno testimoniato 3 dei 18 studenti attualmente in forza presso HSD, Spea ed Università di Bologna.
Conclusione della giornata nel Laboratorio MUSP dove è stata allestita un’area espositiva in cui sono state presentate i prototipi ed alcune innovazioni, messe a punto nel corso del progetto, tra cui un brevetto.
In conclusione, del pomeriggio, i partecipanti si sono trasferiti nell’area operativa del Laboratorio MUSP, all’interno del Tecnopolo di Piacenza, dove erano installate alcune postazioni dimostrative per la presentazione delle innovazioni sviluppate nel progetto, con alcuni prototipi (hardware e software) ed un brevetto industriale che a breve saranno integrati dalle aziende partecipanti nei propri prodotti.