Da oltre 40 anni, ESCHA GmbH & Co. KG sviluppa, produce e commercializza sistemi di connessione di alta qualità, tecnologie di alloggiamento e soluzioni speciali per ambienti esigenti con elevati gradi di protezione, da IP67 a IP69. Connettori per sensori e attuatori, connettori per dati e potenza, connettori per valvole, moduli I/O, soluzioni di connessione personalizzate e cablaggi: ESCHA fornisce le interfacce fondamentali per le applicazioni industriali. I settori di impiego spaziano dall’automazione e dalla costruzione di macchine all’industria alimentare, fino alla tecnologia ferroviaria e dei trasporti e alle energie rinnovabili.

Come elemento tecnologico fondamentale della propria produzione, ESCHA dispone di un reparto interno per la costruzione di stampi e attrezzature. Qui vengono realizzati complessi stampi a iniezione, attrezzature e inserti per stampi, che costituiscono successivamente la base per la produzione di milioni di connettori. Benjamin Unruh, Project Manager presso ESCHA, descrive così il ruolo che il reparto ricopriva in passato: «Realizziamo le attrezzature e gli elementi degli stampi per la nostra produzione. Quando nel reparto di costruzione stampi e attrezzature parlavamo di cliente, fino ad oggi si trattava praticamente sempre del cliente interno.» Il reparto consente così a ESCHA di reagire con flessibilità alle esigenze del mercato e di realizzare in modo economicamente efficiente sia prodotti standard sia soluzioni personalizzate.


Necessità di intervento nel reparto di costruzione stampi e attrezzature 

I processi di fresatura esistenti nel reparto di costruzione stampi e attrezzature rispondevano sempre meno alle esigenze di ESCHA. Le due precedenti fresatrici HSC lavoravano un’ampia gamma di materiali in produzione mista: dalle materie plastiche tecniche e dalla grafite ai materiali a base di rame e alluminio, fino agli acciai per utensili e agli acciai inossidabili. I mandrini progettati per velocità elevate erano ideali per le operazioni di finitura, ma risultavano poco performanti nei processi di asportazione più impegnativi. 
Ulteriori difficoltà riguardavano l’affidabilità del processo. A causa di una lubrorefrigerazione insufficiente, i trucioli rimanevano spesso aderenti ai componenti e ai sistemi di serraggio. Ciò causava ripetutamente anomalie nella movimentazione automatizzata, fino a provocare collisioni del robot. Allo stesso tempo, era necessario rallentare i processi di lavorazione per evitare rotture degli utensili. I lunghi tempi necessari per il cambio utensile e la pulizia riducevano ulteriormente la produttività. Magazzini utensili di capacità ridotta, dimensioni limitate dei pezzi e una bassa capacità di stoccaggio dei pallet rendevano inoltre difficile ottenere lunghi periodi di produzione autonoma. 

Oltre alle sfide tecniche, era necessario intervenire anche a livello organizzativo. «La gestione degli utensili e la pianificazione della produzione si basavano in gran parte su processi manuali. Avevamo una vera e propria moltitudine di file Excel», ricorda Unruh. «Le differenze relative agli utensili venivano calcolate una volta al giorno e, se successivamente arrivava un nuovo ordine, questo doveva semplicemente aspettare.» 


Requisiti chiari anziché intuizioni

Per ESCHA era chiaro fin dall’inizio che il progetto sarebbe andato ben oltre la semplice sostituzione di una fresatrice. L’obiettivo era realizzare una catena di processo digitale completa, dall’acquisizione dell’ordine fino al componente finito. In una prima fase è stata quindi sviluppata una strategia completa di digitalizzazione per il reparto di costruzione stampi e attrezzature. L’obiettivo era rendere tutti i processi più trasparenti, standardizzati e gestibili sulla base dei dati. Alla fine del 2021 ESCHA ha quindi introdotto il sistema MES e di controllo EVOMECS con gestione degli utensili e dei job. Parallelamente è stato redatto un dettagliato capitolato tecnico per il progetto «BAZ 2.0», contenente numerosi requisiti tecnici relativi alla macchina, all’automazione e all’integrazione digitale. ESCHA sapeva infatti esattamente quali fossero i punti deboli dei processi esistenti.
Gli obiettivi erano chiaramente definiti: ridurre i costi di riparazione del 70%, aumentare sensibilmente l’affidabilità del processo e ridurre di circa il 30% i tempi di lavorazione per componente. Allo stesso tempo, si intendeva rendere possibile una produzione ampiamente autonoma con lunghi periodi di funzionamento non presidiato. Un ulteriore criterio importante era l’integrazione nel sistema di controllo EVOMECS.


Fehlmann VERSA 945: una soluzione versatile e flessibile 

Dopo un’approfondita analisi del mercato, la scelta è infine ricaduta sul centro di lavoro VERSA 945 di Fehlmann, abbinato a una soluzione di automazione coordinata di Gibas. «Con il 94%, la soluzione Fehlmann presentava il più elevato grado di soddisfacimento dei nostri requisiti», spiega Benjamin Unruh. «Inoltre, grazie alle esperienze maturate in passato, sapevamo di poter contare su Fehlmann sia per quanto riguarda la tecnologia sia per l’assistenza.» Da molti anni, infatti, ESCHA utilizza già una Fehlmann PICOMAX 56 come macchina stand-alone. Le esperienze particolarmente positive con il servizio di assistenza avevano contribuito fin dall’inizio a creare un rapporto di fiducia. «Non si acquista soltanto l’hardware», sottolinea Benjamin Unruh. «Si acquistano anche il servizio e la fiducia.»

Dal punto di vista tecnico, la VERSA 945 rispondeva perfettamente al profilo dei requisiti. La macchina combina un’elevata precisione con una coppia robusta ed è quindi ideale per l’ampia varietà di materiali lavorati nel reparto di ESCHA. A differenza delle macchine dedicate esclusivamente alle lavorazioni ad alta velocità, Fehlmann concepisce volutamente la VERSA come una piattaforma universale per le più svariate operazioni di lavorazione. «Il cliente non ha sempre bisogno di un cavallo da corsa», spiega Alain Strebel, Direttore vendite Germania/Europa settentrionale presso Fehlmann AG, descrivendo la filosofia della macchina. «Spesso ha piuttosto bisogno di un galoppatore, ovvero di una macchina in grado di affrontare in modo affidabile molte discipline diverse.»


Elevata stabilità e precisione 

La VERSA 945 installata presso ESCHA combina una velocità del mandrino di 24.000 giri/min con una coppia di 74 Nm, coprendo così una gamma estremamente ampia di materiali. Un punto di forza è il pacchetto abrasivo integrato, che protegge efficacemente le guide durante la lavorazione di materie plastiche altamente abrasive.

Anche dal punto di vista costruttivo, la VERSA 945 si distingue dagli impianti precedenti. Anziché una classica struttura a gantry, Fehlmann punta su una struttura a portale con assi disaccoppiati. Il portale chiuso assorbe le forze di lavorazione in modo particolarmente efficace e garantisce un’elevata rigidità dell’intera macchina. «La struttura a portale ci offre esattamente la combinazione di stabilità, precisione e flessibilità di cui abbiamo bisogno nel nostro reparto. In questo modo possiamo lavorare in modo affidabile sulla stessa macchina materiali e componenti di dimensioni molto diverse», riassume Benjamin Unruh.

Oltre alle prestazioni, anche la predisposizione della macchina all’automazione ha svolto un ruolo centrale. La VERSA 945 è stata progettata fin dall’inizio per il funzionamento automatizzato e offre numerosi vantaggi costruttivi: grazie all’accesso separato per l’automazione, l’operatore può in qualsiasi momento caricare gli utensili dalla parte anteriore o monitorare il processo, mentre lateralmente il robot prepara il pallet successivo. Con 256 posti utensile nel magazzino a scaffali, i problemi di capacità per la produzione «lights-out» appartengono ormai al passato. L’adduzione interna del refrigerante a 80 bar interviene sui trucioli direttamente nel punto in cui si formano. Ciò garantisce processi stabili e previene le temute rotture degli utensili. 


Cella di produzione flessibile per il funzionamento autonomo

Fehlmann collabora da molti anni a stretto contatto con lo specialista olandese dell’automazione Gibas. «Considerando le esigenze di ESCHA in termini di flessibilità, diversi sistemi di serraggio e integrazione aperta del sistema di controllo EVOMECS, per noi era chiaro fin dall’inizio che Gibas sarebbe stato il nostro partner per l’automazione», spiega Alain Strebel. «Abbiamo già realizzato insieme numerosi impianti nei Paesi Bassi e sapevamo che Gibas era disponibile a sviluppare soluzioni personalizzate di questo tipo.» Proprio questa apertura è stata decisiva per ESCHA. «Alla fine è stato uno dei punti più importanti», ricorda Benjamin Unruh. «Molti concorrenti volevano portare il proprio sistema. Sia Fehlmann sia Gibas erano invece disposti ad adottare il nostro concetto e a integrare l’intero impianto nell’ambiente EVOMECS esistente.» 

Il cuore dell’impianto è una cella robotizzata disposta centralmente e dotata di un robot Fanuc. Poiché i componenti spaziano da piccoli elettrodi fino a grandi piastre per stampi con profili del pezzo, l’automazione doveva essere progettata con un grado di flessibilità adeguato. L’impianto è quindi in grado di gestire contemporaneamente tre diversi sistemi di serraggio: ITS50, ITS148 e UPC320. Complessivamente sono disponibili 100 posti ITS e dodici posti UPC.


Automazione su misura anziché una soluzione standard 

Poiché ESCHA desiderava dotare l’impianto di grandi porte scorrevoli per consentire operazioni rapide di carico e scarico, era necessario garantire che nessun pallet posizionato in modo errato potesse entrare nella macchina. La soluzione è costituita da un sistema ottico a codici 2D: «A tale scopo, il robot è dotato di uno scanner per codici a barre specializzato e di un sensore laser per il controllo della presenza. Questo sistema svolge una funzione di sicurezza critica. Prima di ogni trasferimento nella VERSA 945, il robot scansiona il pallet nella stazione di trasferimento e ne verifica l’identità e il corretto posizionamento», spiega Enrico Akkerman, CCO di Gibas.

Un altro elemento essenziale è la stazione di lavaggio integrata nella cella di automazione, sviluppata da Gibas appositamente per le esigenze di ESCHA. Enrico Akkerman spiega: «Gli impianti di lavaggio industriali tradizionali utilizzano generalmente l’asciugatura termica. Questo, tuttavia, è problematico per componenti di alta precisione destinati alla costruzione di stampi e attrezzature, poiché il calore può provocarne la deformazione. La nostra soluzione funziona pertanto a temperatura ambiente ed è controllata direttamente dal sistema di controllo EVOMECS. In funzione del materiale e della geometria del componente, il sistema seleziona automaticamente il programma di pulizia appropriato.» 


EVOMECS come cervello digitale della produzione

Grazie al sistema MES e di controllo EVOMECS, la cella di produzione è diventata una piattaforma produttiva completamente interconnessa. Il sistema controlla, monitora e collega digitalmente quasi l’intero processo di costruzione stampi e attrezzature. «Da noi tutto ha inizio nel sistema di gestione degli ordini», spiega Benjamin Unruh. «Il cliente inserisce un ordine e da questo vengono generati automaticamente le attività per la produzione. Tutti i processi – dalla progettazione al CAM, dalla gestione degli utensili alla fresatura, fino all’elettroerosione, al montaggio e al controllo qualità – vengono organizzati centralmente tramite EVOMECS. Il sistema gestisce l’intero flusso degli ordini. Dalla programmazione CAM alla gestione degli utensili e all’occupazione delle macchine, fino al controllo qualità, tutte le fasi di lavoro vengono coordinate centralmente.» 

La gestione digitale degli utensili svolge un ruolo centrale nel nuovo concetto di produzione. EVOMECS registra, gestisce e monitora automaticamente gli utensili, compresa la loro durata. In questo modo ESCHA sa in ogni momento quali utensili sono disponibili, da quanto tempo sono in uso e se sono sufficienti per gli ordini futuri. Come per i pezzi, anche gli utensili vengono identificati tramite un codice ottico 2D e inseriti automaticamente nella libreria utensili. Vengono caricati nel magazzino tramite uno sportello a cambio rapido. 

«Per evitare la rottura degli utensili, in passato preferivamo andare sul sicuro e sostituirli in anticipo. Oggi prendiamo decisioni sulla base dei dati reali della macchina. Sappiamo in ogni momento quale utensile è stato utilizzato per quanto tempo e quale durata residua è ancora disponibile. Questo ci garantisce una sicurezza e una trasparenza nettamente maggiori nell’intero processo di produzione», spiega Benjamin Unruh.


Oltre il 70% in più di tempo produttivo della macchina 

Con la nuova piattaforma di produzione, ESCHA ha superato i propri obiettivi iniziali in molti ambiti. Ciò è particolarmente evidente nei tempi di funzionamento delle macchine. Mentre la soluzione precedente raggiungeva in media solo circa 8,75 ore di funzionamento produttivo al giorno, il nuovo impianto oggi funziona in media circa 15 ore al giorno in modo produttivo. «Ciò corrisponde a un aumento di oltre il 70 per cento», afferma soddisfatto Benjamin Unruh. «Inoltre, oggi i tempi di funzionamento sono molto più stabili e pianificabili». 

Grazie al raffreddamento stabile, alla maggiore stabilità dei processi e al monitoraggio digitale degli utensili, è stato possibile ridurre in modo significativo le rotture degli utensili e gli scarti. Allo stesso tempo, gli utensili funzionano in modo molto più riproducibile e con minore usura. «Oggi fresiamo in modo decisamente più uniforme. Gli utensili funzionano in modo più controllato. Abbiamo meno usura e, di conseguenza, processi più stabili e una migliore qualità di lavorazione.»

La produzione degli utensili è ora organizzata in modo più efficiente. Allo stesso tempo, il rispetto delle scadenze è migliorato notevolmente, passando dal 55% circa di prima all’88% circa di oggi. «I processi sono oggi molto più trasparenti e meglio pianificabili», afferma Unruh. «Questo ci permette di reagire in modo più flessibile ai cambiamenti dell’ultimo minuto. E così abbiamo anche iniziato alla lavorazione di ordini da clienti esterni.»


Coinvolgimento tempestivo dei collaboratori

Per rendere il passaggio alla nuova piattaforma produttiva il più agevole possibile, è stato adottato un programma di formazione articolato in quattro fasi. Inizialmente è stata svolta la formazione sulla VERSA 945. Successivamente i collaboratori sono stati formati sull’automazione Gibas, prima di seguire una formazione intensiva sul sistema di controllo EVOMECS. In una quarta fase, la direzione del progetto ha infine illustrato i workflow e i processi specificamente adattati alle esigenze di ESCHA.

«Volevamo coinvolgere pienamente i collaboratori», sottolinea Benjamin Unruh. «Dal mio punto di vista, l’elevato livello di accettazione dei nuovi sistemi rappresenta un fattore essenziale per il successo del progetto. Solo l’interazione tra tecnologia moderna e collaboratori qualificati rende infatti possibile la produzione stabile e ampiamente autonoma che volevamo ottenere con questo progetto.»


Insieme verso una piattaforma di produzione interconnessa

È stata così realizzata una piattaforma produttiva completamente interconnessa, nella quale macchina, automazione e sistema MES operano in stretta sinergia. La Fehlmann VERSA 945 garantisce la precisione e l’affidabilità del processo necessarie, l’automazione Gibas consente lunghi periodi di funzionamento autonomo ed EVOMECS collega tutti i processi in una catena digitale gestita centralmente.

Oltre alle prestazioni dei singoli componenti, determinante per il successo del progetto è stata soprattutto la stretta collaborazione tra tutte le parti coinvolte. ESCHA, Fehlmann, Gibas ed EVOMECS hanno collaborato strettamente fin dall’inizio per coordinare in modo ottimale i requisiti tecnici, organizzativi e digitali. Anche durante la messa in servizio e la successiva fase di ottimizzazione, le sfide sono state affrontate e risolte in uno spirito di collaborazione.

I risultati parlano da soli: maggiori tempi produttivi della macchina, maggiore affidabilità del processo, una puntualità delle consegne nettamente migliorata e una produzione che oggi opera in modo molto più trasparente e flessibile rispetto al passato. Grazie alla nuova piattaforma produttiva e alle capacità create con EVOMECS e Fehlmann, il reparto di costruzione stampi e attrezzature non lavora più soltanto per la produzione interna di ESCHA, ma si sta orientando sempre più anche verso clienti esterni. 


Vantaggi della soluzione produttiva composta da Fehlmann VERSA 945, automazione Gibas e sistema di controllo EVOMECS: 
 

• +70% di tempo produttivo della macchina
• tempi di lavorazione ridotti di circa il 30%
• 88% di puntualità delle consegne (rispetto al precedente 55%)
• nettamente meno rotture degli utensili
• produzione ampiamente autonoma

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