Idraulica, elettrica, ibrida. Quale tecnologia utilizzare nelle presse a iniezione dedicate allo stampaggio di materie plastiche? Moog ha adottato da questo punto di vista un approccio tecnologico neutrale, al fine di individuare la soluzione più idonea alla destinazione d’uso. «Non esiste una tecnologia in assoluto migliore delle altre, ma esiste una tecnologia che meglio sposa le richieste del cliente», afferma Riccardo Prencipe, engineering manager di Moog Italia. «La corretta architettura di una macchina può derivare solo da un attento studio ingegneristico, che tenga conto dei requisiti tecnici e delle esigenze applicative dei singoli sistemi. Una consulenza tecnica di qualità che non si conclude all’ordine, ma che prevede un’assidua collaborazione tra gli uffici tecnici del cliente e i responsabili della ricerca e sviluppo di Moog, con test in campo e attività di follow up».
Per gli oem, le opzioni Moog sono molteplici. Dalla tradizionale macchina idraulica con circuito idraulico aperto, serbatoio centrale e tubazioni che conducono a valvole di controllo delocalizzate, all’elettromeccanica, la macchina elettrica fornita di motore brushless e ad asse integrato. E poi la macchina ibrida, una combinazione delle due precedenti tecnologie. «La sostanziale differenza nella tecnologia ibrida è rappresentata dal sistema compatto, in grado di ottimizzare ingombro ed efficienza, che associa i benefici della tecnologia elettroidraulica con quelli dell’elettromeccanica, assicurando una riduzione del 90% del fluido idraulico utilizzato e un numero ridotto di componenti», sottolinea Prencipe. «L’elettro-idrostatico, o tecnologia ibrida, supera i limiti strutturali dati dalla meccanica, realizzando un asse compatto con capacità di gestire carichi di lavoro molto importanti».
L’ibrido coniuga, quindi, bassi consumi energetici con i vantaggi dell’idraulica, la tecnologia più tradizionale, quella in grado di esprimere la maggiore forza. Per Moog, insomma, non esiste una tecnologia a prescindere, ciascuna va considerata tenendo conto di tutte le variabili, anche economiche, che incidono sull’investimento. Un esempio è la macchina elettro-idrostatica realizzata per una importante multinazionale italiana attiva nella produzione di presse a iniezione di materie plastiche. Come affermato da Prencipe, «L’ibrido rappresenta la soluzione ideale per costruttori di macchine interessati ad applicazioni tradizionalmente idrauliche, che vogliono trarre vantaggio dalla tecnologia elettrica in termini di rumorosità contenuta e risparmio energetico. La macchina full-electric sviluppata da Moog e il cliente è infatti connotata da un consumo energetico ridotto del 25% rispetto alle serie precedenti».
L’attuatore elettro-idrostatico Epu di nuova generazione elimina la necessità di centraline idrauliche e di tubazioni complesse, riducendo gli spazi di ingombro degli impianti. Tutto ciò permette una massiccia riduzione del fluido rispetto ai sistemi tradizionali. Questa tipologia di macchine utilizza meno di 70 litri di olio rispetto ai 2.000 di una macchina tradizionale, con una riduzione del volume d’olio stimata di circa l’80%. La tecnologia Moog contribuisce inoltre a realizzare macchine IoT ready, predisposte a lavorare in ambienti interconnessi industry 4.0, dotate quindi delle interfacce di comunicazione standard per scambiare informazioni con i sistemi di acquisizione dati dal campo. Forza, precisione, flessibilità, sostenibilità energetica: questa la strategia Moog per la costruzione di una pressa all’altezza delle nuove sfide con cui si confrontano gli oem della plastica.
Moog, dalla prima elettrovalvola ai sistemi integrati per il motion control
Specializzata in valvole e servovalvole, controllori, servoazionamenti, servomotori, viti a sfere e a rulli, la multinazionale americana Moog è nata nel 1951 a seguito dell’invenzione da parte di Bill Moog della prima servovalvola elettroidraulica. Punto di riferimento per le imprese che cercano delle risposte per la progettazione di soluzioni nell’ambito dell’automazione industriale e in particolare nella ingegnerizzazione di macchine con tecnologia idraulica, elettrica o ibrida di alta qualità e ad alte prestazioni, Moog è presente In Italia dal 1975 con 3 siti produttivi.
Il primo, a Malnate (Varese), è la sede centrale Moog, con il dipartimento di progettazione ingegneristica e la direzione vendite. Nel secondo, a Casella, in provincia di Genova, vengono invece progettati e costruiti motori driver, mentre nello stabilimento di Presezzo, a Bergamo, è presente il centro dove vengono progettate e sviluppate viti e componenti software per il motion control. «La capacità ingegneristica e di system integration, è la nostra cifra distintiva. Il sistematico supporto fornito al cliente, in un’ottica di personalizzazione e ottimizzazione delle prestazioni, rende Moog un alleato chiave durante tutto il ciclo di sviluppo del prodotto: dalla progettazione, alla realizzazione del primo prototipo, alla fase di produzione industriale e fino all’installazione e all’assistenza post-vendita», spiega Prencipe.
L’efficienza energetica diventa una priorità. Come coniugare forza e riduzione dei consumi attraverso architetture di macchine ibride
L’attenzione verso l’efficienza energetica determina una maggiore attenzione degli oem verso macchine full-electric o ibride e mette in discussione la centralità dell’oleodinamica pura. Le tipologie di macchine che si possono realizzare sono più varie rispetto al passato. Si riesce a progettarle in modo tale che il consumo sia proporzionale alla richiesta di carico, evitando inutili sovradimensionamenti. «Abbiamo la capacità di accogliere e risolvere le più diverse esigenze», afferma Prencipe. «Per ottimizzare le prestazioni possiamo includere hardware e software di controllo dedicati. Nell’uno o nell’altro caso l’obiettivo è sempre lo stesso: supportare gli oem nella costruzione di macchine ad alte prestazioni».
C’è chi sostiene che l’elettrico e l’ibrido stiano prevalendo perché assicurano non soltanto un risparmio energetico, ma anche una maggiore precisione. «In realtà sono le servovalvole a garantire la precisione delle macchine idrauliche», specifica Prencipe. «L’olio è elastico, e come tale deve essere opportunamente gestito. In un sistema retroazionato con trasduttore di posizione e servovalvola questi problemi possono essere tranquillamente risolti, afferma Prencipe. Come già detto, qualunque processo di stampa, idraulico, elettrico, ibrido, può essere configurato in modo ottimale portando a bordo macchina le tecnologie più adeguato».
La scelta della macchina nel contesto di un piano di investimento strategico
La servovalvola è il componente storicamente associato al marchio Moog. Non è una sorpresa, considerato che la società è nata, è cresciuta e si è affermata a livello globale proprio grazie a questa tecnologia. «Nel tempo abbiamo però raggiunto un livello tecnologico altrettanto innovativo in altri segmenti», prosegue Prencipe. «Nell’ibrido il controllo del movimento ha ormai prestazioni paragonabili a quelle dell’elettromeccanico. Nell’elettro-idrostatico, grazie a componenti come l’Epu, siamo riusciti a superare i tradizionali limiti, assicurando una precisione di processo un tempo irraggiungibile. Non va poi dimenticato il value for money, un aspetto che spesso influenza la scelta stessa delle soluzioni. La definizione di un piano di investimento è strategica. Si può optare per una macchina con un costo iniziale maggiore ma che risulta più conveniente nel lungo termine, grazie a più efficienti prestazioni energetiche. Insomma, la questione va sempre inquadrata in una logica di ritorno globale dell’investimento».
Non solo efficienza energetica. La flessibilità nel trattamento di materiali diversi
Sono oggi disponibili migliaia di materiali per lo stampaggio a iniezione. Può essere utilizzata la maggior parte dei polimeri, inclusi tutti i materiali termoplastici (nylon, polietilene e polistirene) e biocompatibili. I materiali vengono scelti in base alla resistenza e alla destinazione d’uso, dove ciascuno di essi presenta parametri di stampaggio specifici, che devono essere tenuti in considerazione in fase di progettazione e costruzione di una pressa. Non sorprende, quindi, che nello stampaggio della plastica uno dei criteri chiave, che influenza le scelte degli oem sia, oltre all’efficienza energetica, la flessibilità e la versatilità delle tecnologie. «L’individuazione di materiali alternativi ed eco-compatibili si ripercuote sui nuovi requisiti meccanici, a cui componenti e software di controllo dei macchinari devono adattarsi e che vengono come sempre progettati in seguito a un attento studio ingegneristico», osserva Prencipe. «In alcuni casi ci è stato richiesto di realizzare macchine nell’ambito della deformazione della plastica che fossero dotate di maggiore forza nella fase di chiusura stampo. Questo è stato possibile grazie al passaggio da un sistema elettromeccanico, i cui livelli di forza non erano sufficienti a garantire performance di stampa, a un impianto ibrido elettro-idrostatico. A fronte di richieste inerenti una maggiore velocità del processo di iniezione, Moog ha invece progettato ad hoc un sistema a iniezione con servovalvola e basato su uno specifico sistema di controllo».
Come già detto, la soluzione ibrida configurata dispone di un attuatore con unità motore-pompa elettro-idrostatica Epu, dove l’olio viene mantenuto in circolazione a circuito chiuso esclusivamente nel cilindro. Nessun rischio di dispersione, quindi, e vantaggi in termini di sicurezza e pulizia dell’ambiente di lavoro. Oltre all’attuatore elettro-idrostatico Moog ha fornito il servoazionamento monoasse per il controllo del motore brushless. Vantaggi? Come affermano gli ingegneri di Moog, design estremamente compatto per applicazioni precise e stabili. La soluzione si completa di una vite a rulli satelliti in grado di tollerare carichi dinamici fino a 1.230 kN e carichi statici fino a 3.500 kN. «La nostra peculiarità consiste dunque nel saper integrare tutti i prodotti e le tecnologie elettriche, idrauliche e ibride, sviluppando, grazie al nostro team interno, le configurazioni più opportune ed efficienti, al fine di soddisfare le più diverse esigenze applicative», dice Prencipe.
