Controllo di processo per le aziende del settore Aerospace

Azienda

Le aziende che operano nel settore aerospaziale sono tenute a rispettare standard qualitativi e di sicurezza fra i più severi del panorama della produzione industriale. Ogni componente deve superare test specifici che ne certificano la conformità, non soltanto dimensionale e metrologica, ma anche funzionale. Si tratta di un ambiente produttivo fra i più sfidanti per le attività di controllo qualità.

I componenti chiamati in causa nella moderna industria aerospaziale sono frutto di lavorazioni e di materiali molto diversi: lamiera, carbonio, titanio, componenti da fonderia, da stampaggio plastico: necessitano pertanto di tecniche di controllo e di strumenti diversi e adatti ai diversi componenti chiamati in causa.

Aereopace-1024x512

LE SFIDE DEL SETTORE

La necessità più impellente che le imprese incontrano è quella di attuare un controllo costante sul processo di produzione. Infatti, è piuttosto semplice attuare un controllo qualità con sensori o strumenti stand alone su singoli pezzi in fase di prototipazione o di avvio produzione, o ancora in controlli a campione, attività che vengono demandate ai reparti di metrologia dell’azienda o a forniture esterne. La sfida diventa complessa quando si entra nel vivo della produzione e il controllo è da attuarsi non più su singoli componenti, ma su interi lotti di prodotto o addirittura sul 100% dei prodotti (come richiesto espressamente dagli standard aeronautici) ed in questo caso il controllo deve attuarsi per verificare i seguenti aspetti:

 

–  Sincronizzare il tempo del controllo di processo al tempo ciclo di produzione, rispettando quindi cadenze regolari per non creare colli di bottiglia;

–  Attuare un controllo sul 100% del lotto o sulla maggior percentuale possibile di componenti in modo tale che il campione cui si fa riferimento sia statisticamente rappresentativo per le scelte di intervento;

–  Intercettare con tempestività difetti e non conformità per poter intervenire più rapidamente possibile con i dovuti correttivi nel processo a monte che li genera, riducendo o azzerando le spese connesse ai rework o addirittura agli scarti;

–  Garantire maggiore ripetibilità e oggettività di risultato nel controllo dimensionale: questo è possibile solo cessando di dipendere dall’abilità del singolo operatore di controllo e integrando tecnologie specifiche in grado di garantire qualità costante.

 

Va da sé che queste condizioni richiedono l’adozione di tecnologie specifiche da inserire nel processo produttivo.

 

Nel 70% dei casi si verifica la necessità di inserire un controllo di processo in una linea esistente, nella quale vengono sviluppati componenti nuovi, per i quali il cliente del nostro cliente chiede maggiore controllo per migliorare la qualità del prodotto.

 

In una percentuale minore, diciamo intorno al 20%, la richiesta è di implementare controlli su una linea esistente che produce componenti già a catalogo che, in seguito all’emersione di particolari problematiche, renda necessario implementare il controllo.

 

In una percentuale ancora minore, intorno al 10% la richiesta di implementare un controllo di processo viene avanzata quando si appronta una linea produttiva completamente nuova. Questa è ovviamente la casistica più favorevole in quanto la stazione di controllo può essere progettata congiuntamente alla linea.

La stazione automatica di controllo dei difetti è la soluzione in grado di garantire il rispetto di queste precondizioni e di intercettare i difetti ricorrenti.

LE APPLICAZIONI DEL SETTORE

Quali sono le attività più ricorrenti del settore per cui QFP può fornire un sostanziale supporto alle imprese?

 

Il settore aerospace richiede numerose verifiche metrologiche e dimensionali sui componenti: che siano scali, karter, componenti della motorizzazione o della trasmissione: sensori laser stand alone o automatizzati con robotica antropomorfa, costituiscono la risposta ad un’applicazione sfidante, che richiede estrema precisione e che si attua su superfici spesso riflettenti.

 

È inoltre necessario attuare una costante verifica dell’assenza di difetti. La sicurezza di un aeromobile è infatti garantita dall’assoluta conformità di ogni singolo componente che lo costituisce. Ad esempio tubi e collettori vengono testati con alte pressioni per verificarne la tenuta stagna.

 

Gli elementi prodotti per pressofusione (come alcuni componenti della trasmissione degli elicotteri) richiedono lavorazioni CNC specifiche per la rimozione dei sovrametalli. In precedenza, per questa attività, venivano applicate maschere specifiche per posizionare il componente, una per part number, che comportavano ingenti spese e dispendio di tempo. Applicare tecnologie laser per ricostruire il modello virtuale matematico del pezzo, comporta invece un sostanziale risparmio economico e una maggiore efficienza: il modello CAD del componente fornisce alla macchina a controllo numerico le informazioni necessarie per le lavorazioni, consentendo di rimuovere esclusivamente le eccedenze di metallo da fusione.

 

La virtualizzazione dei componenti, utile per impostare le lavorazioni CNC, è estremamente richiesta anche per la produzione. Il reverse engineering permette – partendo da un componete fisico – di ottenere un modello virtuale utile per una successiva serializzazione del componente. È piuttosto frequente in questo settore imbattersi in componenti di cui è disponibile solo la tavola progettuale in 2D, insufficiente ai fini della produzione massiva. Attraverso la digitalizzazione del componente fisico è possibile arrivare alla regolarizzazione del disegno 3D e dare avvio alla produzione.

 

Infine, è ricorrente l’attività di progettazione. Proprio perché il settore è ancora caratterizzato da una scarsa digitalizzazione e molti documenti progettuali sono ancora in 2D, è spesso necessario trasformare in 3D le messe in tavola fornite dal cliente. QFP, attraverso la scansione dell’oggetto certifica la conformità del componente rispetto al nominale.

QUALE AUTOMAZIONE PER IL CONTROLLO DI PROCESSO?

I sistemi automatizzati per il controllo di processo devono avere particolari caratteristiche per rispondere alle diverse esigenze.

 

Flessibilità

Innanzitutto, i sistemi di controllo devono essere sufficientemente flessibili da adeguarsi con prontezza a cambi di scenario produttivo.  La loro caratteristica di poter essere riprogrammati con celerità per far fronte ai diversi codici prodotto in lavorazione su quella specifica linea (flessibilità verso la produzione interna) riduce al minimo i tempi di fermo. Tendenzialmente i tempi di riallestimento della linea per produrre nuovi componenti (cambio stampo) risultano più lunghi di quelli che sono previsti per la modifica del sistema di controllo e pertanto, anche nella fase di set-up, non si avranno colli di bottiglia indotti dalle postazioni di controllo.

 

Compattezza

Sia che siano collocate in linea preesistente, che in una linea di nuova realizzazione, i sistemi di controllo devono poter assicurare le complete funzionalità garantendo al contempo un’estrema compattezza. Inutile ricordare quanto sia importante lo spazio in produzione e quanto questo debba essere destinato con maggior vigore alle attività di trasformazione.

 

Customizzazione

I sistemi di controllo sono soluzioni customizzabili che devono adattarsi alle differenti esigenze di intercettazione dei difetti richieste dai clienti.

QFP nasce come azienda specializzata nella metrologia e nel controllo qualità, pertanto ha sviluppato soluzioni di automazione che attuano con efficacia questa radicata expertise.

I sistemi per il controllo di processo sviluppati da QFP abbinano:

 

– sensori ottici di ultimissima generazione, come sistemi di visione per il controllo 2D

– sensori laser per il controllo dimensionale e geometrico 3D

– dispositivi di movimentazione dei sensori per posizionarli secondo il miglior “punto di vista”, che possono essere anche robot antropomorfi, sia tradizionali che collaborativi;

– sistemi per la movimentazione o l’avanzamento del componente, poiché a volte risulta più semplice movimentare il componente anziché l’impianto di verifica difetti.

 

Dispositivi di sicurezza per certificare la postazione aggiunta e la sua integrazione con la linea esistente.

 

L’abbinamento di questi diversi elementi permette di eseguire con efficacia le principali verifiche richieste normalmente dalle aziende della produzione di componenti in plastica, ovvero la verifica di difetti superficiali, la verifica della presenza/assenza di elementi, la verifica di difetti legati a stampigliature e/o colorazioni.

 

I sistemi di visione, in aggiunta al controllo difetti, possono svolgere funzioni di sicurezza come:

–  Riconoscimento del tipo di componente, che è utile per lanciare il relativo piano di controllo, obbligatorio quando la linea è attraversata da un mix di prodotti;

–  Verifica della posizione corretta dei componenti prima di essere controllati;

Fascia-1

QUALI VANTAGGI PER LE AZIENDE CHE SCELGONO IL CONTROLLO DI PROCESSO AUTOMATICO DEI DIFETTI?

Il controllo di processo automatizzato in linea è in grado di garantire diversi vantaggi alle aziende che se ne dotano. Vediamoli insieme.

 

  Oggettivazione del controllo: nel controllo svolto con operatore, le diverse sensibilità dei singoli operatori potrebbero indurre a trattare in modo differenziato difetti uguali, sottostimandone alcuni o, al contrario, scartando componenti che necessitano soltanto di un modesto e sostenibile re-work. L’utilizzo di sensori e algoritmi programmabili, consente di uniformare lo standard di controllo.

–  In processi produttivi che funzionano su cicli 24/7, non vi sono costi addizionali, il sistema lavora su secondo o terzo turno senza impattare nei costi di processo.

Riduzione delle non conformità: il controllo di processo automatizzato consente di individuare rapidamente i difetti (estetici e/o funzionali). Questa intercettazione tempestiva garantisce anche una sostanziale riduzione dei costi che le imprese sostengono per eventuali lotti scartati e per le rilavorazioni.

Rapidità di esecuzione: il controllo in linea viene progettato per “tenere il passo” delle presse in modo da non generare alcuna perdita di produttività.

ROI rapido: i sistemi di automazione riducono i costi assicurando alle imprese una qualità di processo più costante. Il ritorno d’investimento è garantito dalla maggiore qualità erogata e dall’abbattimento delle spese connesse alle non conformità.

Migliore gestione delle risorse umane: mallevare un operatore da un task ripetitivo, come il controllo in linea sul lotto, permette di allocarlo in compiti di maggior valore aggiunto e questo va a beneficio della produttività complessiva dell’azienda.

Fascia-2

PERCHÉ AFFIDARSI A QFP?

Esperienza specifica nei controlli e nella sensoristica

Scegliere QFP come partner per lo sviluppo di sistemi o celle per il controllo di processo, significa affidarsi a un’azienda che ha un metodo di lavoro collaudato in oltre 20 anni di esperienza in campo metrologico.

 

Un team di operatori e di strumenti per virtualizzare il contesto reale

Non meno importante per l’inserimento in layout esistente, anche in spazi contenuti, è la capacità di QFP di virtualizzare spazi produttivi tramite il servizio RSR di “Rilevamento Spazi Reali” in 3D. Questa attività consiste nel rilevare il layout con l’ausilio di laser scanner per avere a disposizione una mappatura reale della geometria, degli ingombri e degli spazi della linea e del suo intorno. Grazie a questa solida base informativa del layout della linea preesistente, il set-up del sistema di controllo risulterà perfettamente integrato nell’ambiente di inserimento.

 

Ufficio tecnico di area metrologica

I tecnici addetti alle misure e ai controlli che operano nell’ambito dei servizi conto terzi che l’azienda svolge dalle due sedi di Este (PD) e Spoleto (PG), sono quelli che intervengono per analizzare assieme al cliente le tipologie dei controlli da effettuare, le specifiche tecniche se disponibili, i limiti di accettabilità che si desiderano impostare per i difetti.

L’insieme delle informazioni genera la griglia delle performance di controllo che il cliente vuole raggiungere e che i tecnici dell’Area Metrologica passano ai colleghi dell’Area Progettazione ed Automazione.

 

Ufficio tecnico di progettazione impianti ed automazione

Sulla base delle informazioni raccolte sia in termini di spazi disponibili, di layout esistenti, e di performance da ottenere per i controlli, i tecnici dell’ufficio progettazione impianti definiscono il set up della sensoristica da utilizzare tenendo conto di una serie di ulteriori parametri.

L’impianto viene realizzato normalmente presso la sede di QFP dove avviene anche un precollaudo funzionale, in presenza del cliente finale che può apprezzare fin da subito le performance raggiunte.

Ad approvazione dell’insieme, l’impianto viene trasportato presso la destinazione finale, installato, avviato ed il personale viene formato al suo utilizzo.

Completa la fornitura il supporto post installazione che include l’uso di sistemi per il controllo da remoto che rappresentano la prima linea di assistenza.

QFP supporta le imprese nell’accesso alle agevolazioni connesse al credito d’imposta e al piano Industry 4.0, agevolazioni che consentono un importante contributo all’abbattimento del costo di realizzazione