Funzionamento efficiente delle macchine di misura a coordinate ad altissima precisione
Di Svenja Schadek, Sales Support and Business Development Manager, divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon
Engineering Reality 2024 Volume 1
Accelerare la produzione intelligente
Le aziende sono sempre più impegnate ad adottare pratiche e tecnologie sostenibili che riducono l'impronta di carbonio e il consumo di energia. Le macchine di misura a coordinate ad altissima precisione possono ora contribuire alla sostenibilità interrompendo automaticamente il flusso di aria compressa durante i periodi di inattività, riducendo il consumo di energia e le emissioni di carbonio.
Una sfida chiave per le aziende di oggi è rappresentata dal fatto che le loro attività devono diventare più sostenibili. Quasi ogni settore si trova ad affrontare una crescente pressione volta a ridurre il consumo di energia e l'impronta di carbonio. Non è più sufficiente concentrarsi esclusivamente sul miglioramento della qualità e della competitività dei prodotti senza considerare gli impatti ambientali. Allo stesso tempo, in mercati altamente competitivi, con catene di approvvigionamento che lottano con un'inflazione ostinatamente elevata, risparmiare sui costi energetici è diventato ancora più critico.
Nel campo della misura le aziende richiedono sempre più tecnologie che consentono loro di produrre risultati di qualità superiore, operando in modo più efficiente e produttivo.
Diverse soluzioni consolidate supportano già gli sforzi per ridurre i costi legati all'energia. Sulle macchine di misura a coordinate (CMM) questi includono lo spegnimento automatico della CMM quando è inattiva, mantenendola comunque pronta per riprendere il normale funzionamento. Un'altra soluzione consiste nell'interrompere il flusso di aria compressa ai cuscinetti ad aria della CMM durante un periodo di inattività della macchina.
Precisione di misura elevatissima con un consumo energetico migliorato
Sebbene queste pratiche siano abbastanza note nelle CMM con capacità di misura standard, finora non sono state implementate nelle macchine Hexagon più affidabili e con precisione inferiore al micron.
La situazione è cambiata con il recente rilascio dell'ultima generazione di una gamma di CMM ad altissima precisione. Le macchine di questa serie non solo sono in grado di fornire una precisione di misura inferiore al micron, ma ora sono anche dotate di una modalità di risparmio energetico (denominata Modalità Eco+) per contribuire a ridurre il consumo energetico.
Figura 1. Le CMM ultra precise utilizzano cuscinetti ad aria sugli assi mobili per garantire un posizionamento rapido e ripetibile.
Questa funzione standard arresta il flusso d'aria fornito ai cuscinetti ad aria della CMM dopo un periodo di inattività della macchina. Poiché il consumo energetico di una macchina di misura a coordinate è determinato principalmente dall'alimentazione di aria compressa necessaria per un funzionamento regolare dei sistemi di azionamento degli assi, questa capacità può ridurre significativamente il consumo energetico.
Nello specifico può ridurre il consumo di aria compressa anche del 100% quando la CMM è inattiva, abbassando significativamente i costi operativi e contribuendo a una produzione più sostenibile. Il risparmio energetico totale dipenderà dalla modalità operativa abituale di una CMM.
Nessuna interruzione del flusso di lavoro
Per garantire l'utilizzabilità e quindi il massimo potenziale di risparmio energetico è necessario considerare i seguenti aspetti:
Figura 2. I cuscinetti ad aria (arancioni) scorrono senza problemi sulle guide (verdi) e garantiscono un funzionamento esente da usura e manutenzione.
- Il tempo che precede l'attivazione della modalità di risparmio deve essere in linea con l'ambiente di lavoro specifico; gli operatori devono essere in grado di regolare questo tempo in base alle proprie esigenze
- La riattivazione della CMM deve avvenire automaticamente, all'avvio di una routine di misura o quando la macchina è azionata manualmente. Questo dovrebbe avvenire nel più breve tempo possibile e la CMM deve essere immediatamente pronta a funzionare appieno
Questa particolare serie di CMM è scelta dalle aziende che cercano la massima precisione e una bassa incertezza di misura. Si aspettano risultati sempre affidabili e riproducibili.
Questo ha richiesto un'attenta progettazione, una pianificazione e molti test per garantire che la nuova funzione non comprometta in alcun modo le prestazioni della macchina, soprattutto in termini di precisione e affidabilità. Le innovazioni includono valvole specifiche per l'arresto dell'aria compressa e lo sviluppo di una funzione firmware automatica
Risparmi sui costi
I risparmi sui costi che gli operatori possono aspettarsi dipendono da due aspetti principali:
- Il tempo di inattività della CMM, ovvero per quanto tempo è attiva ma non in uso
- Costi energetici a livello locale.
Supponendo che una CMM standard ad altissima precisione consumi 125 Nl/min e un compressore standard necessiti di 0,11 kWh/Nm³ - a un prezzo di 0,21 euro per kWh - si generano costi di circa 4,10 euro al giorno. E se supponiamo anche che la CMM sia sempre attiva, cosa non insolita per le CMM ultra precise, ciò porta a costi energetici di circa 1.500 euro all'anno.
La modalità di risparmio energetico riduce il consumo di aria a 0 Nl/min. Se questa modalità è attiva per un terzo del tempo, il che può includere le notti e i fine settimana, può portare a un risparmio di circa 500 euro all'anno per ogni CMM
Utilizzando il fattore di emissione fornito dall'Agenzia tedesca per l'ambiente (Umweltbundesamt - UBA) per il 2021, quando la Modalità Eco+ è attiva al 30% nell'arco di un anno, l'impronta di carbonio di un'azienda produttrice diminuirebbe di 1.200 chilogrammi di CO2 e, paragonabile a circa il 10% della CO2 media pro capite della Germania.
Il risparmio d'aria consente di risparmiare energia e di ridurre i costi operativi, contribuendo al contempo a un futuro produttivo più sostenibile.
