Software per il laser: un elemento essenziale per la produttività delle macchine

Oggi le quantità da produrre e i tempi di consegna sono sempre più ridotti. A questo fenomeno si aggiunge una eterogeneità crescente dei prodotti da fabbricare. Diventa quindi utile chiedersi quali software adottare per pianificare e automatizzare con la dovuta flessibilità le macchine per il taglio laser.

La programmazione della macchina, ovvero la gestione del nesting e dei codici da inserire per far funzionare la macchina, costituisce chiaramente un aspetto essenziale:

• Come garantire la sicurezza del taglio laser con un programma di qualità?
• Come ottimizzare il posizionamento dei pezzi (nesting)?
• La programmazione automatica è compatibile con la flessibilità?

I software di CAM e CAD concepiti per la programmazione delle macchine da taglio possono inoltre adattarsi ad un uso più globale, integrandosi nel flusso di produzione a partire dall'ordine del cliente fino alla consegna dei pezzi o dei gruppi. Quali sono quindi i software per il taglio laser che permettono di raggiungere l'obiettivo di un'‘Industria 4.0’?

Grazie ai principali attori del mercato, editori di software e costruttori di macchine, Metal-Interface vi propone qualche elemento di riflessione.

_{*Illustrazione principale copyright Alma company}

I software di CAM (acronimo per Computer-Aided Manufacturing) permettono di posizionare i pezzi sulla lamiera (nesting) e di programmare le macchine laser. Dato che le funzioni essenziali si ritrovano in tutti i software, cercheremo di concentrarci su alcune funzionalità più specifiche che risultano particolarmente importanti per garantire una buona produttività.

→ La sicurezza del programma laser

Anti-collisione
Esiste sempre un rischio che i pezzi tagliati si spostino entrando in collisione con la testa di taglio. Le conseguenze possono essere gravi, generando danni ingenti. Per abbassare il rischio, i software devono essere in grado di gestire automaticamente diverse variabili:

• le traiettorie della testa di taglio, quando questa si sposta tra due tagli: il software deve poter calcolare automaticamente gli spostamenti in modo da evitare o limitare il più possibile il passaggio della testa abbassata su un pezzo già tagliato e, nei casi in cui ciò non sia possibile, programmare un passaggio con testa alzata;
• il posizionamento dei pezzi per il nesting: può essere utile che il software tenga conto del punto di gravità in modo da determinare il rischio di spostamento dei pezzi, e di escludere quindi alcune posizioni. In effetti, se i pezzi tagliati si spostano, possono entrare in collisione con la testa di taglio e i danni eventuali non sono trascurabili.

Philippe Rouzeau - Alma aggiunge: «Una soluzione consiste nel mantenere fermi i pezzi con dei gancetti ma questa strategia è sempre meno usata. In tal caso, comunque, il software deve consentire il fissaggio automatico dei ganci.»

La gestione degli attacchi per il taglio laser

Gli attacchi realizzati per cominciare il taglio possono entrare in collisione con un pezzo vicino. Questo rischio è presente soprattutto quando vengono realizzati pezzi con lo stesso taglio, cioè quando si applica lo stesso taglio a due pezzi. Il software deve quindi poter gestire questo tipo di rischio nel momento in cui decide dove situare gli attacchi adattandoli alla posizione degli altri pezzi sulla lamiera.

→ Nesting - Posizionamento automatico  

Per quanto riguarda il nesting, oltre ai calcoli che permettono di ottimizzare il materiale, calcoli che possono del resto venire testati con tentativi concreti, è essenziale considerare alcuni vincoli più particolari, come ad esempio criteri:

• tecnici: rotazione, spostamenti, senso della fibra, ecc.
• di gestione: priorità, tempi di consegna, numero di operazioni della gamma operativa, ecc.

Questo tipo di approccio risulta particolarmente utile quando il nesting riguarda pezzi diversi tra loro su una stessa lamiera o ordini misti di fabbricazione. In questo caso il processo di nesting terrà conto dei diversi aspetti organizzativi nel momento in cui pianifica il posizionamento dei pezzi. A mo' d'esempio, un ordine di fabbricazione urgente dovrà occupare un posto prioritario nel nesting.

Infine, nel momento in cui si procede a confrontare le diverse soluzioni di nesting, sarebbe utile prendere le seguenti precauzioni:

• i parametri di nesting usati devono essere identici,
• bisogna verificare che tali parametri vengano rispettati, ad esempio per quanto riguarda lo spazio tra due pezzi.

→ Automazione e flessibilità

I software per la programmazione e il nesting per il taglio laser offrono spesso un'ampia gamma di funzioni per automatizzare il processo di programmazione. Alcuni permettono ad esempio delle modalità ‘batch’ per un processo di programmazione automatico direttamente a partire dall'ordine. Il processo di programmazione viene allora semplificato, automatizzando alcune operazioni.

Philippe Rouzeau - Alma aggiunge «è davvero utile per incrementare la produttività. Il software è capace di segnalare i casi in cui l'algoritmo rileva delle situazioni delicate che richiedono l'intervento manuale dell'operatore.»

L'aspetto che invece manca spesso quando si opta per un'automatizzazione della programmazione e del nesting nel taglio laser è la flessibilità, ovvero la possibilità di intervenire manualmente sul risultato per apportare una modifica, oppure, se si presenta un'urgenza, poter aggiungere, modificare, spostare o eliminare alcuni pezzi di un nesting o di un programma già pronti.


→ Programmazione dei robot di scarico pezzo per pezzo sulle macchine laser

Se la macchina è munita di un sistema di sorting dei pezzi, è importante che la programmazione abbia delle funzioni dedicate. Bisogna prevedere delle funzioni per gestire il sistema, come ad esempio la possibilità di tagliare lo scheletro, i calcoli che permettono di afferrare i pezzi, la rotazione delle ventose, ecc.

Inoltre, dato che i sistemi e le tecnologie di sorting possono essere abbastanza diversi da un costruttore all'altro, è necessario che le funzioni e la programmazione siano conformi alle specifiche della macchina.
 

Johan Elster – Bystronic introduce: «in azienda la visione dev'essere globale, dall'ordine del cliente fino alla consegna del prodotto finito (…) con un tracking in tempo reale delle fasi di lavorazione e dei dati 'analytics'.»

In quest'ottica, «è primordiale che il software di CAM possa essere integrato nella rete digitale dell'impresa» spiega Philippe Rouzeau – Alma.

Il taglio laser e i software di CAM (Computer-Aided Manufacturing) possono venire integrati nella rete digitale, ovvero in quella che viene chiamata l’Industria 4.0. Di seguito una lista non esaustiva dei componenti software che risultano particolarmente utili per la gestione del flusso dati e della produzione:

→ Import e analisi degli assemblaggi per stabilire preventivi o per avviare la  produzione

Prima di cominciare a produrre, alcuni componenti software permettono di importare automaticamente l'assemblaggio, identificare i pezzi piatti, i pezzi piegati, i profilati, i vari elementi (giunti, viti, ecc.), ecc. Si possono poi in un secondo tempo aggiungere se necessario i dati mancanti, come ad esempio lo spessore o un aspetto del materiale.

E questi dati possono poi venire usati per realizzare un preventivo o per creare un programma per le macchine laser.

→ Software per preventivi per la lamiera: taglio laser e altre operazioni della fabbrica

La precisione del preventivo di un pezzo tagliato è necessariamente legata alla programmazione del pezzo e in particolare del nesting e delle traiettorie della testa di taglio. I software per preventivi più performanti si basano sulla modalità ‘batch’ del software di programmazione delle macchine, integrando i parametri corrispondenti all'attrezzatura di cui dispone il subfornitore.

Le altre operazioni possono essere realizzate con la stessa modalità o a partire da modelli specifici.

→ Software di pilotaggio della produzione o MES - Manufacturing Execution System

L'obiettivo di un MES è quello di monitorare e organizzare globalmente la fabbrica al fine di:

• pianificare la produzione nei dettagli,
• sorvegliare e controllare ogni tappa della fabbricazione,
• seguire ogni tappa della produzione di ogni pezzo e di ogni ordine di fabbricazione,
• gestire gli stock dei pezzi semi-lavorati, delle materie prime e dei componenti,
• disporre di strumenti di analisi che permettano di avere una visione globale e macro della propria attività industriale per poter migliorare le proprie performance produttive.

Per raggiungere questi obiettivi è necessario raccogliere dati ad ogni tappa del processo, dall'ordine del cliente fino alla consegna. Il MES permette per l'appunto di gestire il flusso di dati proveniente dai diversi software e dalle varie macchine.


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