Servizio di lavorazione lamiera

L'assistenza, la fabbricazione e la produzione di lamiere esistono fin dall'antichità; grazie agli attuali progressi tecnologici, la difficoltà di modellare il metallo è diminuita e il mercato è cresciuto fino a raggiungere un valore di servizio commerciabile a livello mondiale pari a 14,8 miliardi di dollari USA nel 2020, con un valore di prodotto pari a circa 265 miliardi di dollari americani. Nonostante le interruzioni della catena di approvvigionamento del nuovo decennio, il mercato è destinato a continuare a registrare un tasso di crescita del 2,6%. É così sempre più importante adattarsi all'aumento dei costi delle materie prime, pur favorendo la crescita della produttività dei prodotti fabbricati.

Il costo della fabbricazione di lamiereè duplice: il materiale e la produzione. Per quanto riguarda il costo del materiale, l'acciaio rappresenta più della metà del materiale utilizzato per le lamiere. Esistono diversi gradi di acciaio, con il grado 304 che è il più comune e che offre un equilibrio di formabilità e saldabilità, pur essendo resistente alla corrosione. Altri gradi di acciaio variano a livello di proprietà come la resistenza al calore, la resistenza alla corrosione, la forza e la formabilità. Tutti questi fattori e altri ancora influiscono sul costo.

L'alluminio costituisce circa un terzo di tutti i materiali in lamiera. La sua flessibilità ed economicità lo rendono un candidato popolare per la fabbricazione, nonostante non sia resistente come l'acciaio. L'acciaio è in genere più adatto ai materiali da costruzione e ad altri candidati in cui la resistenza e la densità rappresentano fattori importanti, mentre l'alluminio è adatto ai prodotti che richiedono un risparmio a livello di peso pur mantenendo la struttura, come gli aerei e le automobili. Altri materiali utilizzati nelle lamiere sono rame, ottone, titanio, cobalto, tungsteno e altri ancora. 

L'altro componente critico nella scelta del materiale è lo spessore, meglio conosciuto come calibro. Più basso è il calibro, più spesso e più pesante sarà il materiale, che varia a seconda dei tipi di materiale. Calibri più alti equivalgono a lastre più sottili, che costano meno e sono più malleabili. È meglio attenersi ai calibri comuni, poiché lo spessore delle lamiere personalizzate al di fuori dei calibri comuni accettati comporterà un costo superiore. Mantenere il più possibile un calibro unico riduce anche i costi. La consulenza di un esperto rappresenta la soluzione migliore per trovare il materiale più adatto a una determinata applicazione e gli esperti di Dassault Systèmes redigono preventivi per il taglio e la formatura di alluminio e acciaio.

Ridurre la complessità è una semplice regola empirica nella progettazione di qualsiasi prodotto per diminuire i costi. Questo principio vale anche per la lavorazione della lamiera. L'utilizzo di pieghe semplici all'interno del design riduce i costi, con angoli di piegatura uguali o superiori al raggio del calibro della lamiera. È fondamentale rilevare la quantità massima di forza di flessione e di margine di curvatura che un materiale può sopportare, in quanto il superamento di questi limiti può non solo compromettere la composizione del prodotto fabbricato, ma anche rompere e sprecare materiale. Queste curve devono avere un raggio coerente e un orientamento uniforme, per evitare di spostare e ri-orientare il pezzo durante la fabbricazione. Sui calibri più spessi, evitare le piccole curve, in quanto possono essere difficili da formare, oltre che imprecise.

La semplificazione si applica anche ai metodi di manipolazione del materiale stesso. Il costo della manodopera aumenta ogni volta che la lamiera viene spostata da una macchina all'altra, vengono introdotte pieghe, piegature e tagli diversi e ogni volta che viene aggiunta una fase nel processo. L'automazione nel processo di produzione può essere introdotta non solo per eliminare i passaggi inutili, ma anche per ridurre i punti di errore, visto che errori costosi possono far sprecare materiale.

La manipolazione del materiale da modellare, che si tratti di piegatura, laminazione, formatura, espansione o stampaggio, dipende dalle sue tolleranze. La quantità necessaria di tolleranze strette deve essere limitata per ridurre i costi. Le tolleranze strette di alcuni progetti potrebbero non consentire una piegatura altrettanto considerevole e richiedere la divisione del progetto in più parti e il loro fissaggio, imbullonamento o saldatura. Fare riferimento a una guida, come questa, o rivolgersi a un esperto per sapere quali sono le tolleranze specifiche di un determinato metallo in base al suo calibro.

Il software CAD di oggi offre il potente vantaggio di poter applicare tutte queste tecniche e altre ancora durante la stesura iniziale dei progetti. Questo non solo ottimizza ulteriormente la qualità e la durata del prodotto finale, ma riduce i costi di produzione del 40%-60%. SOLIDWORKS di Dassault, combinato con gli strumenti di 3DEXPERIENCE, consente la correlazione tra le dimensioni, le pieghe, le piegature, i tagli e altre caratteristiche del progetto del pezzo in lamiera e le proprietà del materiale e del calibro previsti. Il software stesso è anche in grado di applicare queste proprietà all'applicazione finale del progetto, per valutare la resistenza alla trazione, la geometria e l'operatività con altri materiali, forze e sollecitazioni.

Molti degli strumenti che aiutano a ridurre i costi sono già integrati in SOLIDWORKS stesso. Lo strumento CostingManager permette di stimare non solo il materiale, ma anche la piegatura, il taglio, la saldatura e altre operazioni di deformazione che comporteranno un costo totale di produzione, consentendo un maggiore controllo e una maggiore gestione dell'equilibrio tra design e costi. Altri strumenti che consentono di passare dai design di lamiera piegati a quelli non piegati offrono una migliore rappresentazione visiva, nonché la stesura e la modifica dei punti di un design di pezzo. Grazie alla preparazione alla produzione collaborativa, altri esperti, membri del team e partner possono approfondire i progetti e fornire input sulla stessa interfaccia.

Gran parte di questo processo è automatizzato e interoperabile con altri formati di progettazione, applicazioni e punti di dati, per semplificare ulteriormente il processo di progettazione della lamiera. Altri add-on come SheetMetalWorks aiutano a calcolare ulteriormente i punti di riduzione dei costi. L'80% del tempo di progettazione viene ridotto grazie a comandi e calcoli che eliminano automaticamente gli errori di progettazione. La possibilità di tenere traccia dei costi, delle tolleranze, dei calcoli e degli errori di piegatura in tempo reale ha concesso ai progettisti una maggiore flessibilità nell'ottimizzare i progetti di lamiera, senza dover ricorrere a calcoli, rielaborazioni e prototipi per tentativi ed errori che erano comunemente previsti in passato.