Un rullo attaccato al braccio di leva è sagomato in prossimità del diametro esterno della parte rotante. Gli elementi base dell'utensile necessari per la maggior parte delle operazioni di filatura includono il mandrino, il trascinatore che trattiene il metallo, i rulli e i bracci di leva che formano la parte e l'utensile di ravvivatura. Immagine: Toledo Metal Spinning Company.
L'evoluzione del portafoglio prodotti della Toledo Metal Spinning Co. potrebbe non essere tipica, ma non è unica nel settore delle officine di lavorazione e formatura dei metalli. Il negozio con sede a Toledo, Ohio, ha iniziato a realizzare pezzi personalizzati ed è diventato noto per la produzione di determinati tipi di prodotti. Con l'aumento della domanda, ha introdotto diversi prodotti standard basati su configurazioni comuni.
Combinare il lavoro su ordinazione con quello su magazzino aiuta a bilanciare i carichi di lavoro del magazzino. La duplicazione del lavoro apre inoltre le porte alla robotica e ad altri tipi di automazione. I ricavi e i profitti sono aumentati e il mondo sembrava andare bene.
Ma l'attività sta crescendo il più velocemente possibile? I responsabili del negozio, che conta 45 dipendenti, sapevano che l'organizzazione aveva un potenziale maggiore, soprattutto vedendo come i tecnici commerciali trascorrevano le loro giornate. Sebbene TMS offra diverse linee di prodotti, molti non possono essere semplicemente prelevati dal magazzino dei prodotti finiti e spediti. Sono configurati su ordinazione. Ciò significa che i tecnici commerciali dedicano molto tempo alla preparazione della documentazione per gli ordini di tramoggia, specificando qui le ghiere e qui accessori o lucidature specifici.
In realtà, TMS presenta un vincolo ingegneristico e, per eliminarlo, quest'anno l'azienda ha introdotto un sistema di configurazione del prodotto. Un software personalizzato, progettato su SolidWorks, consente ai clienti di configurare i propri prodotti e di ricevere preventivi online. Questa automazione front-office dovrebbe semplificare l'elaborazione degli ordini e, cosa più importante, consentire ai tecnici commerciali di gestire gratuitamente una maggiore quantità di lavoro personalizzato. In breve, lo strumento dovrebbe contribuire a migliorare l'efficienza dei preventivi e dell'ingegneria, il che è positivo. Dopotutto, meno efficienti sono l'ingegneria e i preventivi, più difficile è per un negozio crescere.
La storia della TMS risale agli anni '20 e a un immigrato tedesco di nome Rudolph Bruehner. Fu proprietario dell'azienda dal 1929 al 1964, impiegando abili tornitori di metallo con anni di esperienza nel lavoro con torni e leve, perfezionando il processo di tornitura. Il tornio fa ruotare il pezzo grezzo e il tornitore di metallo usa una leva per premere i rulli contro il pezzo in lavorazione, facendolo formare contro il mandrino.
Successivamente la TMS si è espansa nel settore dello stampaggio profondo, producendo parti stampate e preforme per la tornitura. Una barella punzona una preforma e la monta su un tornio rotante. Partendo da una preforma anziché da un pezzo grezzo piatto, è possibile tornire il materiale a profondità maggiori e diametri più piccoli.
Oggi, la TMS è ancora un'azienda a conduzione familiare, ma non è un'azienda della famiglia Bruehner. L'azienda cambiò proprietario nel 1964, quando Bruehner la vendette a Ken e Bill Fankauser, non lavoratori di lamiera provenienti dal vecchio continente, bensì un ingegnere e un contabile. Il figlio di Ken, Eric Fankhauser, ora vicepresidente della TMS, racconta la storia.
"Quando ero un giovane contabile, mio ​​padre ottenne il conto [TMS] da un amico che lavorava presso lo studio contabile Ernst and Ernst. Mio padre controllava fabbriche e aziende e faceva un ottimo lavoro. Rudy gli diede un assegno di 100 dollari. Questo mise mio padre in difficoltà. Se avesse incassato quell'assegno, si sarebbe verificato un conflitto di interessi. Così andò dai soci di Ernst and Ernst e chiese cosa fare, e loro gli dissero di girare l'assegno a un socio. Lo fece e quando l'assegno fu incassato, Rudy fu davvero sconvolto nel vederlo girare alla società. Chiamò mio padre nel suo ufficio e gli disse che era arrabbiato perché non aveva tenuto i soldi. Mio padre gli spiegò che si trattava di un conflitto di interessi.
Rudy ci pensò su e alla fine disse: "Sei il tipo di persona per cui vorrei possedere questa azienda. Ti interessa comprarla?"
Ken Fankhauser ci pensò su, poi chiamò suo fratello Bill, che all'epoca era ingegnere aerospaziale alla Boeing di Seattle. Come ricorda Eric, "Mio zio Bill arrivò in aereo, diede un'occhiata all'azienda e decisero di acquistarla. Il resto è storia".
Quest'anno, un configuratore di prodotti online per la configurazione di prodotti su ordinazione per più TMS ha contribuito a semplificare i flussi di lavoro e a migliorare l'esperienza del cliente.
Quando Ken e Bill acquistarono la TMS negli anni '60, possedevano un'officina piena di vecchie macchine a cinghia. Ma arrivarono anche in un momento in cui la filatura dei metalli (e i macchinari di produzione in generale) stava passando dal funzionamento manuale al controllo programmabile.
Negli anni '60, la coppia acquistò un tornio rotante a matrice Leifeld, simile a una vecchia punzonatrice a matrice. L'operatore aziona un joystick che aziona lo stilo su una sagoma a forma di parte rotante. "Questo è l'inizio dell'automazione TMS", ha affermato il fratello di Eric, Craig, che ora è vicepresidente delle vendite di TMS.
La tecnologia dell'azienda è progredita attraverso diversi tipi di torni rotanti azionati da modelli, fino ad arrivare alle macchine controllate da computer che le fabbriche utilizzano oggi. Tuttavia, diversi aspetti della filatura dei metalli la distinguono dagli altri processi. Innanzitutto, anche i sistemi più moderni non possono essere gestiti con successo da qualcuno che non conosce le basi della filatura.
"Non puoi semplicemente mettere uno spazio vuoto e far sì che la macchina ruoti automaticamente il pezzo in base al disegno", ha affermato Eric, aggiungendo che gli operatori devono creare nuovi programmi pezzo manipolando un joystick che regola la posizione del rullo durante la produzione. Di solito si procede in più passaggi, ma può essere fatto anche una sola volta, come in un'operazione di formatura tramite taglio, in cui il materiale può essere assottigliato (o "tagliato") fino a metà del suo spessore. Il metallo stesso "cresce" o si allunga nella direzione di rotazione.
"Ogni tipo di metallo è diverso, e ci sono differenze anche all'interno dello stesso metallo, tra cui durezza e resistenza alla trazione", ha detto Craig. "Non solo, il metallo si riscalda durante la rotazione e questo calore viene poi trasferito all'utensile. Man mano che l'acciaio si riscalda, si espande. Tutte queste variabili richiedono che gli operatori qualificati tengano d'occhio il lavoro."
Un dipendente della TMS ha seguito il lavoro per 67 anni. "Si chiamava Al", ha detto Eric, "e non è andato in pensione fino all'età di 86 anni". Al ha iniziato quando il tornio dell'officina funzionava tramite una cinghia collegata a un albero superiore. Si è ritirato da un'officina con i più recenti torni programmabili.
Oggi, alcuni dipendenti della fabbrica lavorano in azienda da più di 30 anni, altri da più di 20 anni, e quelli formati nel processo di filatura lavorano sia con processi manuali che automatizzati. Se l'officina ha bisogno di produrre semplici pezzi unici da filare, ha comunque senso per un filatore iniziare a usare un tornio manuale.
Tuttavia, l'azienda adotta attivamente l'automazione, come dimostra l'impiego della robotica nella molatura e nella lucidatura. "Abbiamo tre robot interni che eseguono la lucidatura", ha affermato Eric. "Due di questi sono progettati per la lucidatura sull'asse verticale e uno su quello orizzontale".
L'officina impiega un ingegnere robotico che insegna a ciascun robot a rettificare forme specifiche utilizzando utensili a cinghia (tipo Dynabrade), nonché varie altre rettificatrici a nastro. La programmazione di un robot è una questione delicata, soprattutto considerando le diverse granularità coinvolte, il numero di passaggi e le diverse pressioni applicate dal robot.
L'azienda impiega ancora personale che si occupa della lucidatura a mano, in particolare di lavori personalizzati. Impiega inoltre saldatori che eseguono saldature circonferenziali e continue, nonché saldatori che utilizzano piallatrici, un processo che non solo migliora la qualità della saldatura, ma integra anche la rotazione. I rulli del passante per la pelle rinforzano e appiattiscono il cordone di saldatura, il che aiuta a mantenere la coerenza del processo quando sono necessarie rotazioni successive.
TMS era un'officina meccanica pura fino al 1988, quando l'azienda sviluppò una linea standard di tramogge coniche. "Ci siamo resi conto che, soprattutto nel settore delle materie plastiche, avremmo ricevuto richieste di prezzi per le tramogge diverse, con differenze solo lievi: otto pollici qui, un quarto di pollice lì", ha detto Eric. "Così abbiamo iniziato con una tramoggia conica da 24 pollici con un angolo di 60 gradi, abbiamo sviluppato il processo di filatura a stiramento [imbutitura profonda della preforma e successiva filatura] e da lì abbiamo costruito la linea di prodotti". Avevamo diverse dimensioni di tramogge da 10 pollici, ne produciamo da 50 a 100 alla volta. Questo significa che non abbiamo costosi impianti da ammortizzare e i clienti non devono pagare per gli utensili. È semplicemente sullo scaffale e possiamo spedirlo il giorno successivo. Oppure possiamo fare qualche lavoro extra, come inserire una ghiera o un collare, o un vetro spia, tutte operazioni che richiedono una certa manipolazione ausiliaria".
Un'altra linea di prodotti, denominata Cleaning Line, comprende una serie di contenitori per rifiuti in acciaio inossidabile. L'idea di questo prodotto proviene da ogni dove, dal settore dell'autolavaggio.
"Produciamo molte cupole per il vuoto dell'autolavaggio", ha detto Eric, "e volevamo smontare quella cupola e farne qualcosa di diverso. Abbiamo un brevetto di design per CleanLine e lo vendiamo da 20 anni". Il fondo di questi contenitori viene imbutito, il corpo viene laminato e saldato, la cupola superiore viene imbutita, seguita dalla crimpatura, un processo rotativo che crea un bordo arrotolato sul pezzo, simile alle nervature rinforzate.
I prodotti Hoppers e Clean Line sono disponibili in diversi livelli di "standard". Internamente, l'azienda definisce un "prodotto standard" come un prodotto che può essere prelevato dallo scaffale e spedito. Ma l'azienda offre anche "prodotti personalizzati standard", realizzati in parte a magazzino e poi configurati su ordinazione. È qui che i configuratori di prodotto basati su software svolgono un ruolo chiave.
"Vogliamo davvero che i nostri clienti vedano il prodotto e la configurazione, le flange di montaggio e le finiture che stanno richiedendo", ha affermato Maggie Shaffer, responsabile marketing del programma di configurazione. "Vogliamo che i clienti siano in grado di comprendere il prodotto in modo intuitivo".
Al momento in cui scriviamo, il configuratore mostra la configurazione del prodotto con le opzioni selezionate e fornisce il prezzo delle 24 ore. (Come molti produttori, in passato TMS riusciva a mantenere i prezzi più a lungo, ma ora non ci riesce, a causa della volatilità dei prezzi e della disponibilità dei materiali). L'azienda spera di aggiungere capacità di elaborazione dei pagamenti in futuro.
Al momento, i clienti chiamano il negozio per evadere i loro ordini. Ma invece di passare giorni o addirittura settimane a generare, organizzare e ottenere approvazioni per i disegni (aspettando spesso troppo a lungo in una casella di posta in arrivo traboccante), i tecnici TMS possono generare disegni con pochi clic e quindi inviare immediatamente le informazioni all'officina.
Dal punto di vista del cliente, i miglioramenti apportati ai macchinari per la filatura dei metalli o persino alla rettifica e lucidatura robotizzate potrebbero essere completamente invisibili. Tuttavia, il configuratore di prodotto è un miglioramento che i clienti possono vedere. Migliora la loro esperienza di acquisto e fa risparmiare a TMS giorni o addirittura settimane di tempo di elaborazione degli ordini. Non è una cattiva combinazione.
Tim Heston, caporedattore di The FABRICATOR, si occupa del settore della lavorazione dei metalli dal 1998, avendo iniziato la sua carriera con la rivista Welding Magazine dell'American Welding Society. Da allora, si è occupato di tutti i processi di lavorazione dei metalli, dallo stampaggio, alla piegatura e al taglio, fino alla molatura e lucidatura. È entrato a far parte dello staff di The FABRICATOR nell'ottobre 2007.
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