Kronos Energy Solutions

L’alta Precisione del Getto d’Acqua Consente a un’Azienda Dedicata all’Energia Rinnovabile di Ampliare le Proprie Capacità

Un fornitore di energie alternative ha un obiettivo

Assistere le persone producendo e consegnando alternative economiche rispetto alle soluzioni ecologiche più costose.

Per questo motivo, sono stati lieti di scoprire che il taglio a getto d’acqua, rispettoso dell’ambiente, si è evoluto e riesce a soddisfare i loro rigorosi requisiti per la produzione, i progetti personalizzati e la creazione di prototipi.

L’outsourcing è costoso

Kronos Energy Solutions di Cordova, nello stato del Tennessee, progetta e produce piccole turbine eoliche ad asse verticale, per ambienti rurali, urbani e marittimi. John Bogensberger, presidente e CEO di Kronos, ha maturato un’esperienza pluriennale nella costruzione ad alto volume di porte per l’edilizia in lega leggera.

"Ho visto i getti d’acqua per la prima volta nel 1998, alla fiera dell’industria metallurgica IMTS. Questo processo mi ha subito interessato dato che non genera gas tossici, polvere o sostanze chimiche pericolose. Ma il loro impiego non mi sembrava efficace dal punto di vista dei costi per tagliare le lamiere in una produzione ad alto volume".

Nel 2009, Bogensberger avviò Kronos Energy Solutions e, all’inizio, usò principalmente l’outsourcing per la fabbricazione dei loro prodotti. L’outsourcing è un metodo eccellente per le nuove aziende di ottenere il taglio e la lavorazione di pezzi senza un iniziale elevato investimento di capitale. Questo metodo consente di concentrarsi nel montaggio dei pezzi per creare il prodotto finito, mentre si mettono alla prova varie attrezzature prima di decidere di investire del capitale.

L’outsourcing potrebbe però anche causare ritardi se l’officina non produce i pezzi nel modo richiesto o se occorrono delle modifiche nella progettazione. Kronos ha anche scoperto che le operazioni secondarie richieste per eliminare le zone termicamente alterate (ZTA) e il materiale di scarto generato dal taglio a fiamma causavano perdite di tempo. Lo stampaggio dei pezzi creava un bordo frastagliato che poi doveva essere eliminato.

L’outsourcing a un’officina che usa i getti d’acqua tradizionali ha eliminato la necessità della lavorazione secondaria per risolvere questi problemi, "ma la questione della conicità persisteva" ha spiegato Bogensberger.

"Usiamo una configurazione specializzata degli ingranaggi che richiede tolleranze molto rigorose. Di conseguenza occorreva comunque eseguire operazioni di lavorazione secondarie".

"Bogensberger partecipò alla fiera FABTECH 2010 ad Atlanta per vedere le novità nel settore delle macchine utensili e, in questa occasione, scoprì inizialmente il sistema di taglio Mach 4 di Flow con Dynamic Waterjet® XD."

"I miglioramenti introdotti da Flow nella tecnologia del getto d’acqua sono davvero straordinari. Lo sapevamo da tempo che il getto d’acqua è un processo molto flessibile, ma quando abbiamo visto la velocità e la precisione che ottiene FlowJet abbiamo capito che sarebbe stato la soluzione ideale".

Le ultime novità nel settore del getto d’acqua

Il taglio a getto d’acqua abrasivo presenta due problemi di qualità nella produzione dei pezzi: ritardo del getto e conicità. Questi sono entrambi errori di precisione e possono essere mitigati riducendo notevolmente la velocità di taglio; questo però causa un aumento nel tempo di ciclo e nel costo.

Il ritardo del getto è un fenomeno causato dal fatto che il punto di uscita del getto che taglia il pezzo rimane all’indietro rispetto al punto di entrata. Questo ritardo del getto causa errori nella geometria dato che taglia forme a cono al posto dei cerchi e provoca erosione negli angoli interni.

La conicità a forma di "V" si verifica naturalmente mentre la potenza del getto d’acqua si dissipa durante il taglio del materiale. L’aumento di velocità del taglio causa un errore di conicità nel solco del taglio sempre maggiore, fino a un massimo di 0,254 mm per lato. Analogamente al ritardo del getto, il modo tipico per ridurre questa conicità richiede di rallentare la velocità del taglio. Questo non solo riduce il numero di pezzi che si possono tagliare ogni giorno, ma aumenta anche la quantità di granato (che rappresenta la maggioranza dei costi nel taglio a getto d’acqua abrasivo) usato per cm.

Dynamic Waterjet con Active Tolerance Control™ è uno dei principali progressi nella storia della tecnologia del getto d’acqua abrasivo per il taglio di materiale piano.

Inventato e brevettato da Flow nel 2001 specificatamente per mitigare la conicità e il ritardo nel taglio di materiale piano, garantisce che il getto d’acqua sia in grado di tagliare alla massima velocità, unendo un software potente, ma facile da usare, alla progettazione precisa della macchina utensile e a un polso articolato. I pezzi sono tagliati più rapidamente e a un costo inferiore per centimetro.

Dopo diversi anni di progettazione e prove, Flow offre ora questi medesimi potenziamenti di taglio per la bisellatura e il taglio 3D con Dynamic Waterjet XD. In precedenza, la corretta programmazione di una singola parte in 3D in un ambiente a getto d’acqua richiedeva diverse ore.

FlowXpert™, il software CAD di Flow, prende in considerazione il comportamento del flusso del getto d’acqua e rende la programmazione più rapida e intuitiva. Usando i modelli matematici avanzati SmartStream™, questo sistema di movimento rivoluzionario garantisce che il flusso di taglio sia posizionato correttamente. La velocità di taglio viene aumentata da due a quattro volte, causando meno conicità rispetto ai sistemi tradizionali a 5 assi.

"Abbiamo progettato Dynamic XD per unire le capacità di taglio del Dynamic Waterjet di Flow con un sistema multiassiale avanzato in grado di tagliare parti complesse in 3D. A differenza dei sistemi multiassiali che richiedono ore per la programmazione, questo sistema è stato ideato per essere facile da usare e offrire la flessibilità necessaria per ridurre i cicli di produzione o i pezzi individuali per i prototipi" ha spiegato Tim Fabian, direttore globale per i prodotti, Flow International. "Abbiamo preso il nostro concetto in 2D che permette in un minuto di passare dal progetto al pezzo e lo abbiamo applicato all’ambiente 3D. Se la vostra geometria è ben precisa, potete creare un programma per il taglio a getto d’acqua in 3D nel breve spazio di un minuto".

Vantaggi dell’acquisto di un getto d’acqua preciso

Kronos ha acquistato un sistema Mach 4 da 4 metri per 2 metri per essere sicuri di non venire limitati dalle dimensioni dell’area di taglio.

"Ad esempio, abbiamo in passato usato un fabbricante di ingranaggi per l’outsourcing a un costo di $103 per ingranaggio. Con il nostro FlowJet, il taglio dello stesso ingranaggio costa adesso circa $1,40, senza richiedere ulteriore lavorazione. E i nostri risparmi sono a diretto vantaggio dei clienti".

"La prima cosa che abbiamo notato è stata la strabiliante riduzione nel nostro costo dei pezzi" ha affermato Bogensberger. "Ad esempio, abbiamo in passato usato un fabbricante di ingranaggi per l’outsourcing a un costo di $103 per ingranaggio. Con il nostro FlowJet, il taglio dello stesso ingranaggio costa adesso circa $1,40, senza richiedere ulteriore lavorazione. E i nostri risparmi sono a diretto vantaggio dei clienti".

La flessibilità di un getto d’acqua consente loro anche di tagliare praticamente qualsiasi materiale: acciaio inossidabile, alluminio, acciaio al carbonio o gomma. "Abbiamo costruito una teca espositiva in resina di policarbonato Lexan con giunti concatenati. Non sono state usate viti, solo configurazioni con perno e fessura in modo da non richiedere fissaggio" ha spiegato Bogensberger.

Il FlowJet offre loro la possibilità di fornire ai clienti servizi di alta qualità a basso costo.

"Abbiamo un nuovo cliente che acquistava materiale grezzo e poi lo mandava da un tranciatore e in seguito a un impianto per la lavorazione del metallo. Usavano una pressa meccanica che causava dei bordi frastagliati, che il cliente doveva in seguito levigare. Si verificava inoltre una variazione di 0,762 mm dall’alto in basso" ha spiegato Frank Garavelli, direttore alle vendite.

"Prima di riavere il pezzo per la lavorazione finale, dovevano venire eseguite 6 operazioni diverse da vari fornitori. Con il nostro FlowJet, dobbiamo semplicemente ordinare il materiale grezzo, tagliarlo e creare le forme per ottenere un pezzo pronto per la lavorazione finale. Non occorre sbavare o levigare i bordi irregolari".

Grazie alla precisione del Dynamic XD, Kronos è in grado di impilare il materiale e di tagliare 8 pezzi per volta. "Flow ha decisamente trasformato il getto d’acqua in una macchina per la produzione" ha detto Bogensberger.

Il getto d’acqua ha anche permesso loro di ampliare i tipi di attività che sostengono, oltre a operare nel settore eolico e nella fornitura di energia.

"L’energia eolica è uno dei metodi per ridurre il consumo di combustibili fossili. Ci si può inoltre impegnare a rendere più efficace il consumo di carburante"" ha affermato Garavelli.

"Il trasporto in camion per lunghi tragitti, ad esempio, consuma molto carburante. Per questo motivo abbiamo progettato carenature laterali aerodinamiche per ridurre la resistenza all’aria e migliorare il consumo di carburante al chilometro. Con il nostro FlowJet, possiamo personalizzare il design in modo da soddisfare i requisiti del camionista o della flotta".

Sia che si tratti di un logo, informazioni di contatto o di un disegno che si abbini alle decorazioni del camion, Kronos ha ora la capacità di soddisfare rapidamente le aspettative dei loro clienti. Altre nuove attività hanno incluso applicazioni personalizzate su pavimenti e persino il taglio di cemento con uno spessore di 12,7 cm per la scultura di una chiesa.

"In poche parole, FlowJet ha ampliato le nostre capacità e migliorato il nostro reddito netto di almeno il 20%" ha spiegato Bogensberger. "Grazie alla nostra abilità di creare prototipi e di offrire flessibilità nel design delle nostre turbine eoliche, oltre che nelle nostre attività specializzate, calcoliamo a 22 mesi la redditività del capitale investito".