FANUC ROBODRILL per la maggiore efficienza possibile
Alcuni strumenti per una dentatura perfetta
I pazienti degli studi dentistici tremano sempre al pensiero degli interventi con il trapano, sebbene la foratura sia una procedura normale nel mondo delle macchine utensili. Stefan Gibbert (ingegnere), esperto nella pianificazione dei processi nella divisione Instruments di Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, parla di un investimento in macchine estremamente rapido effettuato dal fornitore di soluzioni totali nel settore delle apparecchiature odontoiatriche. FANUC ROBODRILL ha richiesto solo otto settimane, dalla discussione iniziale alla prima fresatura, per essere effettivamente utilizzato nel settembre 2012. Il sistema è diventato quindi parte integrante del gruppo di 50 macchine utensili CNC nella produzione degli strumenti in Sirona. Attualmente, ha probabilmente lavorato il centomillesimo involucro in titanio per strumenti di cura odontoiatrici a turbina oppure a motore e in futuro potrà essere impiegato per un'ulteriore integrazione della meccanica di precisione per fresare e forare nuovi componenti più sofisticati.
Una fabbrica all'interno di una fabbrica
Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germania, è un protagonista globale nonché il fornitore completo più certificato per studi e laboratori odontoiatrici, con filiali e stabilimenti di produzione in tutto il mondo. Circa 3.000 dipendenti, di cui 1.400 nella sola Bensheim, lavorano per questo marchio di spicco in tutto il mondo nelle quattro divisioni CAD/CAM (ricostruzioni dentali con tecnica CAD/CAM), sistemi di imaging (radiologia), installazioni (unità/poltrone per cure odontoiatriche) e strumenti. Nell'ultimo settore, sono impiegati 180 esperti con 50 macchine utensili che offrono un elevato grado di integrazione verticale. Si tratta in pratica di una fabbrica all'interno di un'altra fabbrica con un livello di autonomia senza precedenti, dalla fase iniziale a quella finale, dall'emissione degli ordini alle specifiche e alla realizzazione dei denti degli ingranaggi, rispettando gli elevati standard tecnologici tradizionalmente richiesti dal settore ingegneristico svizzero e della Germania meridionale. I processi tecnici vanno sempre di pari passo con l'amministrazione, la progettazione, la programmazione, i controlli di qualità e le procedure di controllo della conformità. Nella produzione viene utilizzata una percentuale pari all'80% di materiali standard, ovvero acciaio inossidabile di ogni livello, titanio, bronzo, argentone e alluminio. Le lavorazioni coinvolte sono numerose, ovvero tornitura, fresatura, foratura, formatura superplastica, rettifica, affilamento con trattamento a caldo, sabbiatura con corindone, decapaggio, pallinatura con microsfere di vetro, elettroerosione a tuffo ed elettroerosione a filo, nonché tecnologie di realizzazione di ruote dentate, soprattutto per gli strumenti a motore. Questa è solo una panoramica ridotta dei processi di produzione, che includono ad esempio l'assemblaggio in prodotti quali manipoli e contrangoli (azionati da motore elettrico), turbine (pneumatiche) e altri strumenti odontoiatrici, ad esempio ablatori a ultrasuoni, contrangoli endodontici e dispositivi spray.
Strumenti per una dentatura perfetta: tempi di cambio utensile di 1,6 secondi (chip-to-chip)
Stefan Gibbert, che gestisce la pianificazione dei processi di lavorazione dei componenti acquistati, è laureato in ingegneria meccanica. Era in programma l'investimento in un nuovo centro di lavoro CNC di dimensioni minori, più flessibile, più semplice da gestire, più veloce, più conveniente, più affidabile e con un grado di precisione pari almeno a quello della macchina precedente prodotta da un'azienda dell'Europa centrale. "Conosciamo i controlli FANUC grazie a molte delle nostre macchine utensili e utilizziamo robot di questo marchio come operatori 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 su una macchina. È stato il mio superiore, Jürgen Schreiber (ingegnere) che mi ha fatto conoscere i centri di lavoro FANUC. Ho telefonato immediatamente al rappresentante responsabile, Werner Kaliga. Un'ora più tardi, il rappresentante è arrivato presso la nostra società per presentare FANUC ROBODRILL α-T21iFa e una settimana più tardi abbiamo ordinato la macchina. Otto settimane dopo il contatto iniziale, il sistema ROBODRILL ha effettuato la prima fresatura. Tutto questo è accaduto nel settembre 2012 e si tratta dell'ordine per macchine utensile più rapido nella storia di Sirona, nonché del mio primo progetto di investimento di capitale", afferma Gibbert descrivendo la sequenza degli eventi.
Nei dispositivi multi-serraggio dell'utensile vengono serrati sei o dieci involucri in titanio ultrasottili ed estremamente robusti, ciascuno di 2 grammi di peso, 100 mm di lunghezza, 20 mm di diametro, 0,2 mm di spessore delle pareti e precisione che supera i 30µm. Nel sistema ROBODRILL α-T21iFa a quattro assi, la lavorazione inizia su entrambe le estremità degli involucri. Operazioni di foratura e fresatura devono essere eseguite per realizzare i fori di uscita per le guide ottiche e i componenti di connessione per le singole parti montate su entrambi i lati degli involucri, in 15 modelli o 7 geometrie differenti. Vengono analizzate e monitorate sei dimensioni di prova e successivamente i residui vengono ulteriormente rimossi a mano. "Riusciamo a ottenere tempi di ciclo di 60 secondi. Grazie a tempi di cambio utensile di 1,6 secondi (chip-to-chip), diviso per il numero di gruppi di involucri, si tratta di un guadagno straordinario in termini di prestazioni paragonato alla macchina precedente […]", dichiara l'esperto in strumenti, […] e FANUC richiede un terzo dello spazio e offre tutte le preparazioni per una completa automazione a un prezzo estremamente attraente." L'esperto parla con entusiasmo anche della maggiore velocità cinematica negli assi X, Y, Z e A (asse di rotazione), nonché della semplicità di utilizzo, dell'affidabilità e della gestione estremamente semplice di ROBODRILL. Durante il tempo di lavorazione principale, infatti, l'operatore, Nils Klöss, può eseguire contemporaneamente la sbavatura del set di involucri lavorati e realizzare manualmente i fori contrassegnati da colore. "Intendiamo integrare gradualmente questo passaggio nel tempo di lavorazione principale della macchina. Desideriamo inoltre sviluppare una soluzione più intelligente per manipolare l'involucro […] è un'operazione più complessa del solito, considerate le superfici con forme diverse delle parti", afferma Gibbert in relazione allo sviluppo potenziale di un robot. La società potrebbe quindi passare da operazioni in uno o due turni a operazioni meno tipiche di tre turni al giorno. Zero difetti e praticamente nessuno scarto. Questi risultati sono conformi sia alle aspettative degli stringenti controlli di qualità interni di Sirona sia agli standard internazionali con approvazione DIN ISO EN 13485 e FDA, nonché a tutti gli standard applicabili nel mondo che questa società leader nella fornitura di apparecchiature odontoiatriche complete soddisfa.
Efficienza per abbattere i costi
La testa dello strumento per le cure odontoiatriche azionato ad aria deve essere in grado di girare a 450.000 giri/min. È necessario pertanto che tutti i componenti siano robusti e precisi, inclusi gli involucri. I particolari meccanici devono essere realizzati con tolleranze di lavorazione molto strette. Le conseguenze negative sono facili da comprendere per qualsiasi paziente abbia provato il trapano sui propri denti. Di conseguenza, la parte prestigiosa che emerge dal processo, ad esempio l'involucro, è il componente meccanico con la massima precisione della divisione Instruments di Sirona ed è realizzato in titanio ultra-sottile, lavorato in un processo di formatura superplastica come parte standard, successivamente lavorato in ulteriori passaggi e quindi sottoposto alla finitura. "Adottiamo un sistema di produzione snella con lotti di dimensioni minori per rispondere in modo flessibile alle richieste dei clienti secondo un approccio JIT (Just-In-Time). Senza scorte di grandi dimensioni, ma comunque con una varietà estremamente ampia di parti, otteniamo brevi tempi di lavorazione nella produzione e nell'assemblaggio correlati a un ordine", spiega Gibbert in relazione alla strategia della divisione Instruments.
Secondo le informazioni date da Stefan Gibbert, il robot ROBODRILL è dotato di ulteriori funzionalità, ad esempio monitoraggio del mandrino, controllo della distorsione, nano-interpolazione e preparazione dell'automazione, per gestire rapidamente processi più complessi anche senza operatore. "Il modello α-T21iFa di FANUC è diventato operativo nel settembre 2012 senza alcun problema, raggiungendo risultati normali. Adesso sappiamo che può realizzare più di quanto ci aspettiamo: è davvero piacevole lavorare con una macchina che, a differenza di quella precedente, non presenta alcuna difficoltà di manutenzione. Anche se il mandrino deve essere sostituito, la cartuccia rappresenta comunque la soluzione più conveniente e più rapida che non comporta tempi di fermo produzione. Questo vantaggio è importante nel progetti di follow-up, in cui preferiamo un'unica origine per tutte le nostre esigenze, ovvero automazione, manipolazione, controlli e lavorazione CNC", spiega Stefan Gibbert, che chiude con il motto del leader del gruppo di gestione degli impianti: "La macchina che conosco meno è quella che preferisco perché non vengo costantemente chiamato per risolvere i problemi."
Una marcia in più per il successo futuro sul mercato
L'Asia rappresenta uno dei mercati in crescita più dinamici nel campo delle apparecchiature odontoiatriche. La Cina ha avviato un programma governativo in base al quale 60.000 dentisti devono essere formati ogni anno. L'Europa e l'America rappresentano mercati tradizionali stabili per Sirona, con tassi di crescita modesti e sostenibili. La crisi del 2009 non ha influito su Sirona tanto che l'azienda ha continuato ad assumere specialisti e a investire in strutture (un nuovo centro di ricerca e sviluppo) e in attrezzature, preparandosi per il boom economico iniziato nel 2010, con buone prospettive per il 2013. L'azienda continua a investire: è in corso la costruzione di una nuova struttura per la meccanica di precisione (circa 3.000 m² di superficie) e si prevede di dotarla di tecnologia CNC, parzialmente anche con investimenti in espansione.
Sirona – The Dental Company
Sirona è l'azienda leader del mercato a livello tecnologico nel settore odontoiatrico ed è partner mondiale per studi, cliniche, laboratori e distributori autorizzati di tale settore. L'azienda sviluppa e produce una linea completa di prodotti odontoiatrici, ad esempio sistemi per ricostruzioni dentali con tecnica CAD/CAM, sistemi di imaging digitale a raggi X per radiografie intraorali e panoramiche e per tomografie volumetriche (3D), unità riunite, strumenti e sistemi di igiene per le cure odontoiatriche. Grazie alle innovazioni continue in tutte le aree del settore, Sirona è sempre stata all'avanguardia nella tecnologia fin dall'invenzione del primo trapano elettrico per dentisti (1887). Le innovazioni di Sirona definiscono gli standard per le cure odontoiatriche e hanno avuto un impatto decisivo per quasi 30 anni nel campo della digitalizzazione della tecnologia del settore. Sirona impiega 3.000 dipendenti in 25 sedi in tutto il mondo e commercializza i propri prodotti in oltre 135 paesi in tutti i continenti. Gli Stati Uniti rappresentano il maggiore mercato singolo per Sirona, seguiti da Germania e Asia. L'azienda è derivata dalla Siemens Medical Technology Division nel 1997 e dal 2006 è quotata nel listino azionario USA NASDAQ (simbolo: SIRO). Nell'anno fiscale dal 1° ottobre 2011 al 30 settembre 2012 Sirona ha dichiarato ricavi per 979 milioni di dollari statunitensi. Sirona sviluppa e produce la maggioranza dei propri prodotti a Bensheim, Germania, la maggiore sede di sviluppo e produzione del settore odontoiatrico del mondo. Attualmente, Sirona impiega oltre 260 ingegneri e scienziati e negli ultimi 6 anni l'azienda ha investito in totale oltre 250 milioni di dollari statunitensi in ricerca e sviluppo.
