Moderna industria manifatturiera per la lavorazione della lamiera

Lavorazione della lamiera: moderna industria manifatturiera della lavorazione della lamiera

La lavorazione della lamiera, come suggerisce il nome, è un processo completo di lavorazione a freddo delle lamiere (di solito inferiore a 6 millimetri). Modella lamiere piatte in vari componenti strutturali tri-complessi attraverso una serie di processi come taglio, piegatura, stampaggio e saldatura. Dalle staffe interne degli smartphone alle facciate continue dei grattacieli, dagli involucri degli elettrodomestici ai componenti di precisione dei veicoli aerospaziali, le parti in lamiera sono onnipresenti e rappresentano una delle tecnologie produttive più utilizzate e fondamentali nell'industria moderna.

 

1, Flusso del processo principale: il viaggio dal disegno al prodotto finito

Il tipico flusso di lavorazione della lamiera è una catena di tecnologie interconnesse:

Progettazione e ingegneria (punto di partenza chiave):

Conversione del disegno: spiega il modello 3D in un'espansione piatta 2D, calcola con precisione l'utilizzo del materiale e la compensazione della flessione.

Analisi DFM (Design for Manufacturability): ingegneri eccellenti prenderanno in considerazione i vincoli di lavorazione come il raggio minimo di curvatura, la distanza dal bordo del foro, l'interferenza dell'utensile, ecc., e ottimizzeranno il progetto per ridurre i costi e migliorare la resa.

Taglio (dare contorno):

Taglio laser: l'attuale tecnologia tradizionale utilizza raggi laser ad alta-energia per il taglio senza-contatto, con elevata precisione e buona flessibilità, adatti per grafica complessa e lotti medio-piccoli.

Punzonatrice CNC: utilizza stampi per punzonatura e taglio, adatti per pezzi con un gran numero di fori e feritoie standard, con elevata efficienza produttiva per grandi quantità.

Taglio al plasma: adatto per piastre di acciaio al carbonio più spesse, con velocità elevata, ma zona interessata dal calore e precisione relativamente scarse rispetto al taglio laser.

Taglio a getto d'acqua: utilizzando il flusso d'acqua ad altissima- pressione (abrasivo misto) per il taglio, senza deformazione termica, è possibile tagliare qualsiasi materiale, ma a una velocità inferiore.

Formare (dare forma):

Piegatura: il processo principale. Utilizzando una macchina piegatrice CNC con diversi stampi superiore e inferiore, la lamiera può essere piegata nell'angolo desiderato attraverso il controllo preciso della corsa e della pressione. La precisione può raggiungere ± 0,1 gradi.

Stampaggio/allungamento: Utilizzo della pressione di stampi e punzonatrici per provocare la deformazione plastica della lamiera, formando concavi convessi, rilievi, nervature di rinforzo o gusci più profondi (come i lavelli in acciaio inox).

Collegamento e assemblaggio (dotazione di funzionalità):

Saldatura: i metodi di connessione permanente più comunemente utilizzati includono la saldatura ad arco di argon (TIG/MIG, utilizzata per acciaio inossidabile e alluminio), la saldatura a punti a resistenza (utilizzata per la sovrapposizione di piastre sottili) e la saldatura laser (alta-precisione, bassa deformazione).

Connessione di fissaggio: l'assemblaggio rimovibile si ottiene tramite rivettatura, rivettatura a trazione o connessioni filettate (come viti e dadi rivettati).

Adesivo: utilizzo di adesivi metallici specializzati, adatti a diversi materiali o situazioni in cui si evita la deformazione.

Trattamento superficiale (conferisce aspetto e protezione):

Pretrattamento: sgrassaggio, rimozione della ruggine, fosfatazione, passivazione, fornendo un buon substrato per i successivi rivestimenti.

Rivestimento: rivestimento in polvere (ecologico,-resistente all'usura, diversi colori), elettroforesi (copertura uniforme, buona resistenza alla corrosione), galvanica (galvanizzata, cromata, nichelata, che fornisce effetti anti-corrosione o decorativi).

Pellicola di conversione: anodizzazione (utilizzata principalmente per materiali in alluminio per migliorare la durezza, la resistenza alla corrosione e la capacità di colorazione).
 

2, selezione dei materiali: equilibrio tra prestazioni e costi

La scelta dei materiali giusti è metà dell'opera per un design di successo:

Lamiera di acciaio laminata a freddo (SPCC): la più comunemente utilizzata, a basso-costo, resistente, facile da lavorare e può essere trattata con vari trattamenti superficiali.

Lamiera zincata (SECC/SGCC): viene fornita con uno strato antiruggine ed è comunemente utilizzata nei telai e negli armadi, ma le parti saldate richiedono un trattamento speciale.

Acciaio inossidabile (SUS304/316): resistente alla corrosione-, esteticamente gradevole, ma con evidente incrudimento, che richiede requisiti elevati per utensili e processi di taglio.

Alluminio e leghe di alluminio (come 5052-H32, 6061-T6): leggero, buona conduttività elettrica e termica, resistenza alla corrosione, facile da piegare ma relativamente morbido, costo elevato.

Rame/ottone: utilizzato principalmente per la conduzione di elettricità, calore o parti decorative.

3, Tendenze e sfide dello sviluppo del settore

Intelligenza e automazione:

Black Lamp Factory": linee di produzione automatizzate, carico e scarico e saldatura robotizzati, logistica AGV, produzione ininterrotta 24 ore su 24.

Integrazione software: dai sistemi CAD/CAM ai sistemi MES/ERP, ottieni la gestione digitale completa del processo, migliora l'efficienza della pianificazione e le capacità di tracciabilità.

Integrazione tecnologica e innovazione:

Lavorazione dei compositi: le macchine per il taglio laser e lo stampaggio dei compositi, combinate con centri di piegatura e robot, riducono la conversione del processo e migliorano la precisione e l'efficienza.

Combinazione di produzione additiva (stampa 3D): per componenti estremamente complessi o in lotti di piccole dimensioni, la stampa 3D viene utilizzata per produrre stampi o formarli direttamente e quindi combinarli con parti in lamiera.

Produzione ecologica:

Utilizzo di rivestimenti rispettosi dell'ambiente (vernici a base d'acqua-, polvere ad alto contenuto di solidi), ottimizzazione del software di campionamento per ridurre gli sprechi di materiale e riciclaggio dei materiali di scarto e dei fluidi da taglio.

Sfide del settore:

Pressione sui costi: fluttuazioni dei prezzi delle materie prime e aumento del costo del lavoro.

Carenza di talenti: piegatori, saldatori e ingegneri di processo esperti sono scarsi.

Frammentazione degli ordini: gli ordini di piccoli lotti, di varietà multiple e con consegna rapida sono diventati la norma, ponendo maggiori esigenze in termini di flessibilità produttiva.