Identificazione del sistema di trasporto delle merci corretto per scopi di impiego individuali e requisiti di pulizia

( Fonte: Kögel GmbH)

( Fonte: AUER Packaging GmbH)

( Fonte: Kögel GmbH)

( Fonte: Kögel GmbH)

( Fonte: Kögel GmbH)

Componenti industriali odierni, ad esempio nel settore automotive, vengono sottoposti a carichi sempre maggiori, tolleranze più strette e progettati in modo più filigranico – con contemporaneo aumento della pressione sui costi dei materiali e della produzione. Gli aggregati reagiscono in modo sensibile alle più piccole contaminazioni, tali che anche singoli particelle possono causare guasti. In questo contesto, la pulizia dei componenti riveste un ruolo importante nel processo di produzione. Le aziende di produzione riconoscono gradualmente questa attività come un processo a valore aggiunto, indispensabile per soddisfare le richieste dei clienti.

Perciò, i produttori devono già in anticipo determinare tutti i fattori che possono portare a una potenziale contaminazione dei componenti, definire con precisione i requisiti di purezza e stabilire la progettazione ottimale dei componenti. Una volta definiti i processi di lavorazione, è possibile dedurre le contaminazioni derivanti dai residui di produzione, come trucioli o lubrificanti, e pianificare i processi necessari per raggiungere la pulizia tecnica desiderata.

Compiti dalla movimentazione alla pulizia

Poiché ogni componente attraversa l'intero processo di produzione e deve essere assemblato con i valori di pulizia richiesti, la progettazione corretta dei contenitori per la movimentazione assume un ruolo speciale, accanto alla gestione del lotto di componenti, alla tecnologia delle apparecchiature di pulizia e ai detergenti utilizzati. Il compito dei sistemi di contenimento è di accogliere i pezzi in modo che possano essere trasportati senza perdita e senza danni, dal primo passaggio di lavorazione fino all'assemblaggio finale, mantenendo la pulizia richiesta.

In ogni fase di produzione, i contenitori svolgono funzioni diverse. Queste vanno dal semplice trasporto, alla messa in posizione per la fase successiva, fino alla fissazione dei componenti per la pulizia. Poiché ogni cambio di contenitore o movimentazione può comportare rischi di danni o di contaminazione ripetuta con residui di produzione, è consigliabile analizzare dettagliatamente i sistemi di contenimento e imballaggio disponibili. L’ideale è un contenitore in cui i pezzi attraversano l’intera catena di produzione, eliminando così il rischio di contaminazioni aggiuntive.

Per una progettazione ottimale del contenitore, devono essere definiti in particolare i seguenti parametri di progetto:

- Geometria del componente
- Peso del componente
- Capacità di produzione
- Processo di lavorazione
- Requisiti di pulizia
- Impianto di pulizia e mezzo di pulizia
- Sistemi di movimentazione / carico

Se nel reparto è già presente un impianto di pulizia, sono utili anche le seguenti informazioni per ulteriori considerazioni:

- Dimensioni del lotto di pulizia (dimensioni esterne del contenitore)
- Materiale richiesto per il contenitore (adatto alla pulizia con acqua e/o solventi)
- Sistema di movimentazione / carico (nell’impianto e/o in produzione)
- Variante di identificazione nell’impianto e/o in produzione (ad esempio barcode o RFID)

Dalla geometria e dai valori di pulizia definiti per le superfici si può capire se i pezzi devono essere puliti come carico sfuso o come set di pezzi, o se devono essere trattati in modo diverso.

Carico sfuso: numerosi contenitori tra cui scegliere

Il carico sfuso può essere generalmente pulito in cassette standard con la maglia adatta o in scaffali speciali, combinati con cassette di carico sfuso a maglia fine. I contenitori più comuni sono ad esempio cassette di lamiera in acciaio zincato o acciaio inox, chiuse o forate. Questa è una soluzione economica e robusta. Le cassette sono utilizzate da molto tempo sia per il trasporto che per la pulizia dei componenti. Tuttavia, hanno lo svantaggio che contaminazioni particellari, a causa delle superfici e degli spigoli chiusi, non possono essere rimosse in modo affidabile dal lotto di pulizia. Sono quindi adatte solo se non sono richiesti requisiti di pulizia definiti.

Un’alternativa sono le cassette in plastica, disponibili in versione chiusa – chiamate anche contenitori di piccole quantità (KLT) – o con aperture per le maniglie. Sono usate quasi esclusivamente per il trasporto e lo stoccaggio e, nella versione con coperchio, sono molto adatte come imballaggi secondari per manipolare i contenitori con i pezzi, escludendo influenze ambientali.

Inoltre, i contenitori perforati in plastica vengono sempre più utilizzati come imballaggi di trasporto e per la pulizia, grazie ai bassi costi. Tuttavia, bisogna considerare che la plastica durante la pulizia può essere sottoposta a temperature e sostanze chimiche che influenzano la sua resistenza e stabilità. Allo stesso modo, le soluzioni in plastica possono influenzare le prestazioni degli ultrasuoni.

Poiché questi contenitori hanno molte aperture, i pezzi vengono ben circondati durante la pulizia e le contaminazioni vengono lavate via. Sono generalmente usati per processi di pulizia intermedi, in cui ancora non sono richiesti valori di pulizia definitivi.

I contenitori a rete in acciaio zincato o inox sono ideali per raggiungere elevati valori di pulizia grazie alla loro eccellente permeabilità. Per motivi di costo, vengono usati quasi esclusivamente per le operazioni di pulizia. I valori di pulizia più elevati sono riservati ai contenitori a rete in acciaio inox.

In tutti i sistemi di contenimento sopra descritti, i componenti possono essere trattati come carico sfuso e anche puliti. Tuttavia, i valori di pulizia raggiungibili si possono verificare solo attraverso prove di pulizia.

Se è richiesta una pulizia tecnica definita, i componenti devono di solito essere fissati singolarmente. In questo caso si parla di set di pezzi. Dalla loro geometria e dai valori di pulizia definiti per le superfici si può capire se e come i componenti devono essere mossi durante la pulizia e l’asciugatura. Per questo, è necessario integrare i sistemi di contenimento con appositi sistemi di separazione, in modo che i pezzi siano fissati singolarmente. Esistono molte soluzioni diverse in metallo e plastica.

Set di pezzi: fissati in ambiente o su piano

In alternativa ai sistemi di contenimento già descritti, modificabili per i set di pezzi, esistono contenitori speciali specifici per i componenti, basati su supporti standardizzati, che possono essere equipaggiati con inserti intercambiabili per vari tipi di componenti.

Nella progettazione di un contenitore per set di pezzi, è necessario stabilire se i componenti devono essere fissati solo in piano o anche nello spazio tridimensionale. Ad esempio, in una pulizia rotativa con un angolo di inclinazione di 30°, è sufficiente una fissazione in piano – a meno che la meccanica di pulizia non sia così grande da poter spostare i pezzi dalla fissazione.

Se i componenti devono essere anche puliti rotando, è indispensabile una fissazione nello spazio. Dalla geometria del componente, dalle dimensioni del lotto di pulizia e dalla capacità di produzione si può calcolare se i pezzi devono essere fissati in un piano o in più piani.

Un piano:

- Fissazione tramite coperchio sul contenitore
- Fissazione tramite coperchio nella camera di lavoro dell’impianto di pulizia
- Fissazione tramite elementi di fissaggio

Due o più piani:

- Fissazione tramite il contenitore posizionato sopra e, in alto, tramite coperchio sul contenitore
- Fissazione tramite il contenitore posizionato sopra e, in alto, tramite coperchio nella camera di lavoro dell’impianto di pulizia
- Fissazione tramite gli elementi di fissaggio

Dalla geometria e dai valori di pulizia definiti per le superfici si determina come e dove i componenti possono essere fissati in piano. Per i componenti interni, la distribuzione superficiale nel contenitore può essere definita abbastanza precisamente. Risulta dalla vista dall’alto del componente distribuito sulla superficie, con sufficiente spazio libero tra i pezzi per una buona circolazione dell’acqua.

Per i componenti esterni, in base alla massa, bisogna considerare lo spazio libero necessario per il fissaggio nella distribuzione superficiale nel contenitore. È quindi necessario disporre della vista dall’alto del componente e degli elementi di fissaggio distribuiti sulla superficie, con sufficiente spazio libero tra i pezzi per una buona circolazione.

Se nel reparto non è ancora presente un impianto di pulizia e anche questa fase fa parte del progetto, si devono prima determinare le dimensioni necessarie del lotto di pulizia, in base ai seguenti dati di progetto:

- Geometria del componente
- Peso del componente
- Capacità di produzione
- Processo di lavorazione
- Requisiti di pulizia
- Impianto di pulizia e mezzo di pulizia
- Sistemi di movimentazione / carico

Approccio alla soluzione:

Da geometria, peso e capacità di produzione si può calcolare il volume da pulire in un determinato intervallo di tempo.

Esempio / Assunzione:

Il peso di un componente considerato è di 0,120 kg e il peso totale consentito per una manipolazione manuale è di 15 kg.
Da queste informazioni si può determinare la quantità massima di 125 pezzi per contenitore. Si deve sottrarre il peso del contenitore stesso (ad esempio circa 3 kg), quindi si può considerare circa 100 pezzi per contenitore.

Con un obiettivo di produzione di 1.000 pezzi all’ora e 100 pezzi per contenitore, si ottiene quindi un fabbisogno totale di 10 contenitori all’ora.
Supponendo inoltre che la geometria del pezzo modello occupi un volume di 0,24 dm³, con un obiettivo di 1.000 pezzi all’ora, si ottiene un volume di carico necessario di 240 dm³ all’ora. A questa bisogna aggiungere uno spazio libero supplementare per una buona circolazione e fissaggi, stimato circa al 35%, portando il volume totale calcolato a circa 324 dm³ all’ora.

Dal volume di 324 dm³ all’ora e da una capacità di 10 contenitori all’ora, si può calcolare il volume necessario per ogni contenitore, circa 33 dm³.

Da questa base di calcolo si può derivare una prima specifica dell’impianto di pulizia: "Quale impianto di pulizia con una capacità di almeno 33 dm³ per lotto può pulire 10 lotti all’ora o 5 lotti con una capacità di almeno 66 dm³?"

Le dimensioni standard attuali dei lotti di pulizia negli impianti sono:

480 x 320 x H200 mm = volume utile 22 dm³
480 x 320 x H300 mm = volume utile 34 dm³
530 x 320 x H200 mm = volume utile 24 dm³
530 x 320 x H300 mm = volume utile 38 dm³
670 x 480 x H300 mm = volume utile 73 dm³

Con queste considerazioni, si può restringere la scelta dell’impianto di pulizia:

Contenitore 480/530 x 320 x H300 mm con capacità = 10 lotti all’ora
oppure contenitore 670 x 480 x H300 mm con capacità = 5 lotti all’ora

Quale processo di pulizia sia il più adatto – dal punto di vista ecologico ed economico – di solito si determina solo attraverso prove di pulizia dettagliate.

Per questo, quasi tutti i produttori di impianti di pulizia offrono apparecchiature per prove di lavaggio specifiche per i componenti.

L’obiettivo dovrebbe essere di utilizzare già in questa fase il contenitore "giusto" per riconoscere il prima possibile che si rispettano i requisiti di pulizia tecnica e che il progetto può essere portato a termine con successo.