Un caso di successo nel mondo dell’idroformatura

Abbiamo avuto la possibilità di visitare un importante Centro di subfornitura tra i leader mondiali del mercato con una produzione di parecchi milioni di componenti idroformati all’anno, la maggior parte dei quali è stata progettata internamente da una semplice idea del cliente che proviene in gran parte dal settore automobilistico (oltre il 75%), ma anche da quello delle macchine agricole e degli scambiatori di calore.

Estremità di un tubo di scarico di una autovettura

Dopo aver ricevuto le prime informazioni da una importante società produttrice sulla ripresa delle vendite di presse per idroformatura per il settore dell’auto (praticamente l’unico rimasto nel mondo occidentale dopo lo spostamento delle produzioni in settori meno tecnologici e produttivi nel Far East), abbiamo voluto cercare di completare la nostra indagine andando a visitare uno dei maggiori centri di subfornitura nel settore: lo stabilimento di Crimmitschau (nella parte Est della Germania, tra Erfurt e Chemnitz) di Salzgitter Hydroforming, appartenente al Gruppo Salzgitter. Abbiamo conosciuto questo importante Centro in occasione di EuroBlech 2002 con il nome di Oswald Hydroforming. In quella occasione avevamo avuto la possibilità di parlare direttamente con il fondatore della società nel 1998, con la prima pressa acquistata l’anno successivo. Era entusiasta dell’operazione, convinto delle grandi potenzialità di questa tecnologia che iniziava ad avere applicazioni non solo nell’industria automobilistica, ma anche in quella degli apparecchi sanitari e per il riscaldamento, in quella medicale e nelle prime applicazioni aerospaziali. I vantaggi erano molto rilevanti: riduzione nel numero delle parti per costituire un componente; elevata accuratezza nelle forme e nelle dimensioni; elevata rigidità, con minimi ritorni elastici; elevata resistenza a fatica; minore resistenza al passaggio di fluidi; minori costi di produzione e riduzione del peso dei componenti, elemento che diventerà fondamentale per lo sviluppo di questa tecnologia nell’auto. In realtà le cose non erano così rosee, come ci racconta oggi Mr. Patrick Bartschat, giovane responsabile vendite di Salzgitter Hydroforming. « Già nel 1999 il Gruppo Salzgitter acquistava il 25% di quella società, quota che saliva al 100% nel 2003. Nel 2006 l’azienda cambiava denominazione, diventando Salzgitter Hydroforming GmbH». Arrivando in auto da Berlino, avevamo visto che a Crimmitschau vi era un grande insediamento produttivo di VolksWagen, per cui chiediamo al nostro interlocutore se proprio questa vicinanza sia uno dei motivi della nascita in questo luogo di un centro per la lavorazione di componenti idroformati per uso prevalentemente nel settore automobilistico. La risposta è secca: «Questo insediamento VW è successivo alla nascita di questo stabilimento; Noi ora abbiamo naturalmente un buon rapporto con VW nella sua sede di Kassel. Si deve però osservare che in questa regione vi è da sempre un grande rapporto con il mondo dell’auto: nella vicina Chemnitz vi era la produzione delle auto Trabant, famose nella vecchia DDR e la società era inoltre in ottimi rapporti con le aziende automobilistiche della zona Horch e Auto Union. Ritornando al racconto dello sviluppo di Salzgitter Hydroforming, occorre dire che nel 2008 essa ha acquistato l’azienda concorrente Babock Hydroform che operava nella vicina città di Brumby e nel 2010 è stata acquisita un’azienda meccanica nella vicina Repubblica Ceca, dove però non vi sono presse di idroformatura, ma macchine per la finitura meccanica dei componenti idroformati che vengono prodotti qui e a Brumby». Osservando che nel 2002 ci era stato detto che l’azienda aveva 45 addetti, chiediamo a Mr. Bartschat quanti siano adesso gli operatori in Salzgitter Hydroforming. «Siamo cresciuti a circa 300 addetti, una piccola parte all’interno del Gruppo Salzgitter che ha oltre 24.000 occupati. Per completare questa descrizione numerica, devo dire che attualmente operiamo complessivamente con 10 presse per idroformatura (nel 2004 erano solo 4)».

Il processo

Un operatore rimuove un componente idroformato da uno stampo

Il nostro interlocutore si mostra disponibile a dare informazioni tecniche generali. Gli chiediamo conferma del fatto che Salzgitter Hydroforming utilizzi la tecnica dell’idroformatura ad alta pressione. «Questa è la tecnologia ormai consolidata per realizzare componenti automobilistici; come vedremo successivamente, questa si è molto migliorata negli anni e, per una gran parte dei componenti è diventata un processo complesso a passi multipli. La tecnica a bassa pressione risulta essere più veloce, in genere meno accurata perché il componente non collassa contro lo stampo e, anche per questo, si riesce a realizzare un minore numero di forme, infine il costo del processo risulta essere in generale inferiore. Per parlare del processo di idroformatura in Salzgitter, si deve considerare che qui realizziamo componenti partendo da strutture tubolari di acciai diversi (ultimamente tutte le case automobilistiche si stanno orientando verso l’impiego degli acciai alto- resistenziali). Con l’utilizzo dell’acqua ad alta pressione, per poter ottenere la forma desiderata del componente è generalmente necessario operare prima una curvatura del tubo (utilizzando normali curvatubi) per poter fargli assumere una forma confacente con lo stampo. Successivamente, molti di questi componenti curvati devono essere ulteriormente preformati (utilizzando presse convenzionali) per poter accentuare questa compatibilità». Scendendo nello stabilimento abbiamo realizzato visivamente l’importanza di questa operazione di pre-formatura «Nei due centri operativi di Salzgitter Hydroforming abbiamo 12 unità di curvatura tubi, la maggior parte delle quali è alimentata da robot sia nel carico che nello scarico per poter accelerare queste operazioni preparatorie. Si deve tener presente che il processo vero e proprio di idroformatura è più lento della semplice curvatura di un tubo, ma è necessario prevedere che poi il tubo curvato debba essere ulteriormente deformato da una pressa tradizionale e che poi, in genere, uno stampo di idroformatura è sagomato in modo tale da accettare in genere la realizzazione assieme di componenti diversi. In genere si deve osservare che, in un centro di idroformatura, le macchine curvatubi sono in numero maggiore rispetto a quello delle presse di idrodformatura e questa differenza risulta essere tanto maggiore quanto minore è il numero di queste ultime. Inoltre, come accennato in precedenza, per evitare rotture per espansioni eccessive, il processo di idroformatura stesso è fatto in più passaggi (anche 3) tra i quali il componente viene sottoposto a lavaggio e a ricottura in modo da creare una nuova cristallizzazione dell’acciaio che possa consentire un maggiore allargamento del componente».

Le operazioni di finitura

Un operatore controlla con un calibro campione la qualità di un componente ifdroformato

Per completare il discorso, chiediamo a Mr. Bartschat informazioni sulle operazioni di finitura dei componenti così realizzati. Il nostro interlocutore così ci risponde: «Le prime operazioni di finitura che devono essere fatte sui componenti idroformati riguardano l’esecuzione di fori e aperture e di rifilatura delle estremità. Agli inizi dell’introduzione industriale del processo di idroformatura, specialmente negli USA, si pensava che per queste operazioni il laser fosse l’utensile maggiormente indicato; poi, visti i costi di esercizio di questo utensile, si è visto che, per l’esecuzione di fori e piccole aperture, il processo di idroformatura consentiva anche operazioni di punzonatura da cui si ricavano accessi dimensionalmente molto accurati; per aperture di maggiori dimensioni bisognava invece continuare a rivolgersi al taglio laser. Analogamente, per operazioni di rifilatura delle estremità, nella maggior parte dei casi operiamo tramite semplici segatrici, solamente in casi speciali ricorriamo al taglio laser. Possiamo dire quindi che la tecnica da noi utilizzata per queste operazioni dipende da molti fattori: la tipologia del componente, le richieste geometriche del profilo di taglio, i volumi del componente da realizzare,… ». Facciamo presente che presso Salzgitter Hydroforming sono operativi 6 impianti per taglio laser 3D modello Rapido di Prima Power. «Altre finiture finali come la formatura delle estremità o altre operazioni meccaniche sui componenti da noi prodotti vengono effettuate nel nostro stabilimento nella Repubblica Ceca».

Il mercato

Stampo di idroformatura con i componenti (sullo sfondo) e il robot di manipolazione (in primo piano)

Questo era l’altro argomento che volevamo discutere con Mr. Bartschat e anche in questo caso il nostro interlocutore si è dimostrato molto aperto. Per essere chiaro ci mostra un grafico che registra l’andamento del numero di installazioni di presse per idroformatura in Europa secondo elaborazioni fatte da Salzgitter Hydroforming. Da questo si evince che fino all’anno 2000 si registrava una crescita annua di questi impianti pari a circa il 30%. Questo andamento rallentava tra il 2000 e il 2005 con una crescita che si riduceva di oltre un terzo rispetto alla precedente «Dopo questi anni iniziava un processo di consolidamento della produzione (molte lavorazioni venivano abbandonate o trasferite verso i mercati asiatici) o con concentrazione di società. In quegli anni abbiamo appunto acquisito un nostro concorrente a Brumby. Salzgitter Hydroforming aveva subito capito, come molte altre aziende che (a differenza di noi) risultavano essere prime fornitrici di componenti per le società automobilistiche, che dovevamo essere pronti a risolvere in maniera autonoma i problemi dei clienti: questi arrivavano con delle idee di componente, queste dovevano essere sviluppate in progetti reali, dovevano essere eseguite delle simulazioni di operatività di questi progetti, si doveva poi passare allo studio e alla progettazione dello stampo adatto a realizzare il componente studiato, passare dalla prototipazione con prove di operatività reale di quanto realizzato per finire con la produzione di serie. Di fronte a questa sequenza operativa (con la tempistica complessiva di oltre 1 anno) molte aziende si sono arrese (tra queste quella operante a Burmby che non era dotata di capacità progettuali, ma anche alcune aziende automobilistiche che non ritenevano remunerativo trattenere all’interno tutte queste competenze). Il mercato delle presse si è allora praticamente fermato perché gli impianti restanti erano ampiamente sufficienti e concentrati in un numero minore di aziende». Ci può illustrare le differenze tra le aziende finali produttrici, i fornitori di livello 1 e quelli di livello 2 a cui ci sembra che appartenga Salzgitter Hydroforming? «I legami tra questi tre entità diverse non sono semplici. Cercando di semplificare, possiamo dire che i costruttori che hanno presse per idroformatura al loro interno (non molti) producono componenti poco complessi costruiti in grandi serie; i fornitori di livello 1 operano nello stesso modo per le aziende che non hanno propri impianti o per sopperire alle capacità produttive delle altre; i fornitori di livello 2 ricevono in realtà ordini sia dai primi che dai secondi: normalmente si tratta della realizzazione di componenti complessi, oppure possono esserci problemi di costo eccessivo per uno sviluppo interno, problemi di capacità produttiva, volumi troppo piccoli (si pensi che per ogni diversa tipologia di motori devono essere sviluppati unità di scarico ad hoc)». Un argomento veramente interessante. «In questo quadro la nostra società si presenta con un punto di grande forza poiché riesce a realizzare oltre il 95% delle forme richieste tramite idroformatura e questo costituisce un grande vantaggio». Sempre più curiosi, chiediamo se le recenti contrazioni di vendite di autovetture nel mondo hanno comportato una analoga diminuzione nel numero di componenti prodotti? «Certamente vi è stata una leggera diminuzione, ma non nella stessa percentuale registrata nel numero delle vetture vendute. I motivi sono diversi: innanzitutto è progressivamente aumentato, anche se di poco, il numero dei componenti che vengono realizzati per idroformatura, successivamente, come detto, la grande differenziazione delle tipologie di motori ha portato a un corrispondente aumento di gruppi di scarico realizzati».

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