STUDIO DI UNO STABILIMENTO PER LO STAMPAGGIO AD INIEZIONE DI

COMPONENTI IN PLASTICA

INTRODUZIONE

Si richiede lo studio di massima di uno stabilimento per lo stampaggio ad iniezione di prodotti in materiali termoplastici destinati all’industria dell’elettrodomestico. Lo stampaggio ad iniezione di resine termoplastiche rappresenta una tecnica di lavorazione tradizionale eseguita con stampi in acciaio su presse idrauliche. Metodo di trasformazione: Stampaggio ad iniezione Attrezzature di produzione: Stampi in acciaio Macchinario: Presse idrauliche ad iniezione

Banchi di assemblaggio e controllo Linea di montaggio

NOTE GENERALI

Lo stabilimento deve essere concepito come un complesso produttivo a sè stante. Lo studio e la progettazione saranno eseguiti tenendo conto delle seguenti informazioni di carattere generale: • 230 gg lavorativi all’anno con 2 turni al giorno (per complessive 15 h

giornaliere); • le materie prime giungono allo stabilimento mediante autotrasporto; il

loro stoccaggio è da prevedere in un magazzino opportunamente attrezzato;

• stoccaggio dei prodotti stampati ed assemblati è previsto in un unico magazzino;

• la produzione è in flusso senza stoccaggi intermedi. DESCRIZIONE DEL PRODOTTO

Componenti resina termoplastica (ABS-PC e Poliammide) stampati per iniezione. Lo stampaggio ad iniezione si ottiene per riscaldamento del materiale sino a giungere alla plastificazione e successiva iniezione in stampi che impongono una forma delimitata e precisa al materiale interposto, segue quindi il raffreddamento e la solidificazione.

TECNOLOGIE E MACCHINARIO Le operazioni realizzate nella produzione allo studio sono le seguenti:

• ricevimento materia prima ed immagazzinamento • caricamento del materiale in silos • essicamento del materiale • caricamento del materiale nella tramoggia della pressa • stampaggio [Plastificazione – Iniezione – Raffreddamento – Estrazione] • prelievo del particolare stampato tramite robot manipolatore • smaterozzatura [eliminazione della carota di iniezione dal pezzo] • deposizione e movimentazione su nastro trasportatore • scarico manuale dal nastro • preassemblaggio componenti su banco e controllo • assemblaggio finale su linea di montaggio • imballo in scatola • pallettizzazione ed invio al magazzino • etichettatura e spedizione.

In particolare, le suddette operazioni consistono nelle seguenti attività: 1. RICEVIMENTO MATERIA PRIMA - il materiale plastico arriva sotto forma di

granuli all’interno di contenitori in cartone (“octabins “) oppure in sacchi; 2. CARICAMENTO DEL MATERIALE IN SILOS – gli octabins vengono trasportati a

lato delle singole presse ed i granuli caricati, a mezzo di un sistema di aspirazione in depressione, all’interno mini-silos di essicazione posti anch’essi a lato pressa;

3. ESSICAMENTO DEL MATERIALE – all’interno di silos i materiali plastici vengono essiccati allo scopo di eliminare la umidità residua prima del successivo riscaldamento per la plastificazione;

4. CARICAMENTO DEL MATERIALE NELLA TRAMOGGIA: il materiale essiccato viene aspirato nella tramoggia di carico della pressa, posta al di sopra del gruppo di plastificazione – iniezione;

5. PLASTIFICAZIONE: il materiale cade nel gruppo di plastificazione e qui viene scaldato fino ad essere portato allo stato fluido;

6. INIEZIONE: il materiale fuso viene iniettato all’interno dello stampo; 7. RAFFREDDAMENTO: giunto all’interno dello stampo e completata la figura

del pezzo stampato, il materiale si raffredda e ritorna allo stato solido; 8. ESTRAZIONE DEL PEZZO E SCARICO: lo stampo si riapre ed il robot

manipolatore montato sulla pressa estrae il pezzo a mezzo di una mano di presa e lo deposita su un nastro trasportatore posto a lato della pressa;

9. PREASSEMBLAGGIO DI COMPONENTI: alcuni componenti di fissaggio [ inserti, perni,ecc. vengono montati per permettere il succesivo assemblaggio delle parti stampate sulla linea di assemblaggio finale – segue un controllo visivo;

10. ASSEMBLAGGIO FINALE: tutti i pezzi stampati o preassemblati nelle operazioni precedenti , dotati degli opportuni componenti, convergono e vengono assemblati tra di loro su una linea manuale di assemblaggio per ottenere il prodotto finito;

11. IMBALLAGGIO E PALLETTIZZAZIONE: il prodotto finale assemblato viene inscatolato e pallettizzato su pedana;

12. INVIO IN MAGAZZINO E SPEDIZIONE: le pedane contenenti le scatole con il prodotto finito sono inviate in magazzino, etichettate e spedite.

I mezzi di produzione da utilizzare nello stabilimento allo studio sono le seguenti: - Presse idrauliche ad iniezione - Banchi di montaggio - Trasportatori a nastro - Robot manipolatori - Linea di assemblaggio I fabbisogni di materia prima sono indicati in Tabella I I volumi di produzione base richiesti sono indicati in Tabella II I cicli di produzione sono indicati in Tabella III. I valori di produttività dei macchinari utilizzati sono indicati in Tabella IV. I tipi di contenitori da utilizzare sono elencati nelle Tabelle V e VI Il personale impiegato, mansioni e quantità sono indicati in Tabella VII Il costo dei macchinari, attrezzature ed impianti sono indicati in Tabella VIII I macchinari specifici da utilizzare sono riportati negli Allegati 3 – 10. MATERIE PRIME Nello stabilimento allo studio dovrà essere previsto un magazzino materie prime, dimensionato in modo da soddisfare le richieste di produzione di Nm giorni lavorativi. Le materie prime sono costituite da materiali termoplastici forniti sotto forma di granuli contenuti in sacchi di grosse dimensioni detti “big bags”. Ciascun sacco contiene 1000 Kg di materiale termoplastico. Tabella I – Fabbisogni Materia Prima (Materiale termoplastico in granuli) Ciclo Prodotto Materiale Simbolo

ISO Peso

Lordo (kg) Peso

Netto1 (Kg)

A Corpo Poliammide PA 1,08 1,0

B Coperchio Acrilonitrile-butadiene-stirene

ABS 0,55 0,50

C Maniglia di presa

Acrilonitrile-butadiene-stirene

ABS 0,25 0,22

D Guscio inferiore Acrilonitrile-butadiene-stirene- Policarbonato

ABS-PC 0,20 0,19

PRODUZIONE RICHIESTA La produzione richiesta per ciascun prodotto dovrà essere determinata utilizzando la seguente espressione:

1 Dopo eliminazione della materia rozza di iniezione

P = 2 x [(C+N)] /30 x produzione base Dove: P = produzione richiesta per ciascun prodotto [pz/giorno] C: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del nome dello studente N: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del cognome dello studente Tabella II – Volume di produzione base richiesto Prodotto finito Pz/anno

Componenti per piccolo elettrodomestico

300000

Tabella III – Cicli di produzione Fase A B C D

10 Arrivo materia prima in contenitori di cartone n n n n 20 Immagazzinamento n n n n 30 Caricamento in tramoggia di essicazione n n n n 40 Trasporto materia prima alle presse mediante

trasporto pneumatico n n n n 50 Stampaggio + smaterozzatura n n n n 55 Controllo visivo di qualità n n n n 61 Assemblaggio inserti metallici

( x 6 ) sul corpo n 62 Assemblaggio guarnizioni ( x 3 ) e perni di

rotazione ( x 2 ) sul coperchio n n 63 Assemblaggio spugna insonorizzante sui gusci

inferiori ( x 2 ) n

70 Assemblaggio finale di tutti i pezzi n

80 Inscatolamento in scatolone pallettizzato a lato pressa n

90 Trasporto in magazzino spedizioni n 100 Etichettatura – Filmatura n 60 Spedizione al cliente n Tabella IV– Cedenze produttive del macchinario e delle postazioni

Produzione media netta oraria [pezzi/ora]

Op Macchinario / Operatori

A B C D

50 Pressa 200 Ton /

1 Operatore

130

50 Pressa 400 Ton /

1 Operatore

65

50 Pressa 600 Ton /

1 Operatore

65 65

61 Banco di assemblaggio inserti metallici /

1 Operatore

65

62 Banco di assemblaggio guarnizione e perni /

2 Operatori

65

63 Banco di assemblaggio spugna insonorizzante /

2 Operatori

130

70 Linea di assemblaggio /

4 operatori

270

MAGAZZINI MATERIA PRIMA, COMPONENTI E PRODOTTI FINITI Nello stabilimento allo studio dovranno essere previsti:

• un magazzino prodotti finiti, dimensionato in modo da garantire una capacità di stoccaggio pari a C giorni lavorativi [ ggll].

• un magazzino componenti di assemblaggio in grado garantire una capacità di stoccaggio di 3 ggll.

• un magazzino materia prima in grado di garantire una capacità di stoccaggio di 10 ggll

I vari prodotti finiti, componenti e materiali sono contenuti entro contenitori riportati alle tab. V e VI. Tabella V – Contenitori materia prima e componenti

Tipo Codice Quantità Dimensioni [mm] PA Scatolone “Octabin”2 su

pedana A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500

ABS Scatolone “Octabin” su pedana A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500

ABS PC Scatolone “Octabin” su pedana A 1000 kg 1000 x 1200 x 1500

Spugna Scatola in cartone C 150 400 x 300 x 300

Perni Scatola in cartone B 200 300 x 200 x 200

Guarnizione Scatola in cartone C 200 400 x 300 x 300

Inserto Scatola in cartone B 1600

300 x 200 x 200

Tabella VI – Contenitori prodotti semifiniti e prodotto finito

Tipo Codice Quantità Dimensioni [mm] Corpo Scatolone in cartone su pedana D 45 pz 1000x1200x800

Coperchio Scatolone in cartone su pedana D 45 pz 1000x1200x800

Prodotto finito

Scatola in cartone su pedana E 1 400x400x600

Portamaniglia Scatolone in cartone su pedana D 152 pz 1000x1200x800

Guscio inferiore

Scatolone in cartone su pedana D 96 pz 1000x1200x800

Tabella VII – Personale Sulla base dei due turni lavorativi base il personale da prevedere nel reparto produttivo dello stabilimento è il seguente:

2 Contenitore in cartone a base ottagonale

Figura Codice Quantità Mansione Operaio OP1 Vedi Tabella IV Prelievo pezzi stampati da

trasportatore a lato pressa, assemblaggio componenti.

Capoturno CT 1 per turno Supervisione attività lavorativa

Carrellista OP2 Da definire per turno Trasporto prodotti finiti in magazzino e componenti dal magazzino al

reparto produttivo Addetto pressa OP3 1 ogni 4 presse Regolazione parametri di stampaggio

Manutentore - 1 per turno Attività di manutenzione programmata e supporto alla

produzione CONTENUTI DELLO ESERCITAZIONE DA PRESENTARE A) Lo studio dello stabilimento dovrà comprendere gli elaborati seguenti: 1. studio del plant layout sulla base di disegno quotato, in scala 1:100, con

indicata la disposizione delle macchine e delle relative postazioni di lavoro, dei magazzini e delle zone accessorie ( manutenzione,uffici,servizi,ecc.);

2. studio di un’area di lavoro di dettaglio in scala 1:25; 3. su una copia del disegno di plant layout deve essere riportato il flusso dei

materiali. B) Nell’ambito dello stabilimento si considerino le seguenti aree: - ufficio accettazione arrivi - magazzino materie prime - magazzino prodotti finiti - magazzino componenti sono inoltre da prevedere e disporre nel lay-out, senza dettagliarne la progettazione interna le seguenti Aree di Servizio: - attrezzeria e manutenzione 250 m2

- isola tecnica adiacente al fabbricato principale (sala compressori, centrale elettrica, centrale termica, sala pompaggio acqua) 80 m2

- 1 uffici supervisori di reparto 4x16 m2 - uffici direzione 80 m2 - deposito stampi 50 m2 - 2 aree ristoro 10 m2 - infermeria 20 m2 - mensa 1,6 m2 per ogni dipendente contemporaneamente presente - servizi igienici 0,25 m2 per ogni dipendente contemporaneamente presente - 2 spogliatoi 1,6 m2 per ogni dipendente contemporaneamente presente Lo studio deve essere esplicitato, oltre che dai disegni, anche da una relazione descrittiva, la quale svilupperà, tra l’altro, i seguenti argomenti:

- volume di produzione annuo dei diversi prodotti; - superficie coperta, volume e disposizione dei pilastri dell’edificio - posizione degli accessi, uffici e servizi igienico sanitari; - numero totale di addetti; - soluzioni adottate per la movimentazione dei materiali e calcolo dei mezzi

di movimentazione; - soluzioni adottate per i magazzini. Tenendo conto dei costi in opera delle macchine operatrici e delle relative attrezzature e di altri costi (forniti nella tabella o individuati durante lo sviluppo del progetto) dovrà essere valutato l’investimento necessario e previsto un ampliamento proporzionato ad un aumento del 30% della produzione attuale. Tabella VIII – Costo delle macchine, attrezzature ed impianti Pressa 200 ton € 260 000 Pressa 400 ton € 480 000 Pressa 600 ton € 560 000 Banco di assemblaggio inserti € 78 000 Banco di assemblaggio guarnizione € 35 000 Banco di assemblaggio perni € 40 000 Banco di assemblaggio spugne insonorizzanti € 15 000 Edificio industriale €/m2 500 Impianti generali (riscaldamento, illuminazione,f.e.m., acqua industriale e potabile, aria compressa)

€/m2 80

Carriponte da 10 t per trasporto stampi con interasse fra rotaie di scorrimento: < 20 m > 20 m - vie di corsa e rotaie per carriponte - linee di alimentazione f.e.m.

€/cad

“ €/m €/m

150.000 180.000

500 80

Scaffalatura - tradizionali - drive in - autoportanti - a gravità

€/vano 50 40

100 180

Transpallet elettrico Transpallet manuale

€/cad 1.500 900

Carrelli a forche: - altezza di sollevamento 3 m - altezza di sollevamento 6 m

€/cad 30.000 45.000

Carrelli trilaterali altezza di sollevamento > 10m €/cad 90.000 Trasportatori a rulli folli Trasportatori a rulli/catene motorizzati

€/m 500 1.800

Portoni Porte di sicurezza

€/cad “

9.000 3.500

Tamponature fonoassorbenti €/m2 80 ALLEGATI Allegato 1 : Immagine del prodotto finito Allegato 2 : Schema pressa ad iniezione Allegato 3 : Immagini presse ad iniezione Allegato 4 : Vista e dimensioni pressa 200 T Allegato 5 : Vista e dimensioni pressa 400 T Allegato 6 : Vista e dimensioni pressa 600 T Allegato 7 : Vista banchi di preassemblaggio Allegato 8 : Vista linea di assemblaggio Allegato 9 : Esempio di Layout

NOTE ESPLICATIVE La sequenza delle attività da eseguire per sviluppare il tema proposto è la seguente : Fase della esercitazione

Procedimento

Calcolo del volume di produzione

- Calcolo delle quantità annue di prodotti da produrre sulla base dei parametri personalizzati.

Determinazione dei mezzi di produzione e del personale

- Calcolo, sulla base dei dati di produttività, [Tabella IV] del numero di presse, banchi di assemblaggio e addetti alla produzione.

- I valori di produttività sono al netto di efficienze produttive (guasti, interruzioni, ecc.)

- I calcoli del numero di macchine deve solamente tener conto della capacità produttiva complessiva di ogni tipologia di macchinari. Nella presente esercitazione non sono inserite valutazioni inerenti la programmazione della produzione e la conseguente ripartizione dei carichi di lavoro sui diversi macchinari.

Scelta del tipo e di dimensionamento del magazzino.

- Sulla base dei tipi di unità di contenimento (Tabb. V e VI) e della quantità di materiale da immagazzinare, calcolare il numero di udc da stoccare nei vari magazzini.

- Procedere alla scelta del tipo di magazzino più idoneo e calcolarne le dimensioni, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 3, lezione Progettazione di un magazzino.

Definizione dei Layout di dettaglio delle isole di lavoro

- Disegnare il Layout delle singole postazioni di lavoro secondo i cicli di produzione indicati in Tabella III e sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Studio del plant layout e Unità 5, lezione Studio del lavoro ed ergonomia.

Dimensionamento dei singoli reparti, e delle aree di servizio

- Una volta definite le postazioni di lavoro procedere al dimensionamento dei reparti includendo le aree di servizio sopra indicate, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Metodi di studio.

Definizione del Plant Layout a blocchi ed ottimizzare la disposizione dei reparti

- Disegnare un Plant Layout ove le varie aree di lavoro, magazzini ed aree di servizio sono in forma di semplici aree rettangolari [ Blocchi componibili]

- Ottimizzare il Layout sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Scelta del plant layout ottimale.

- Posizionare i corridoi perimetrali e di reparto, gli uffici e i magazzini, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Aree di servizio interne ed esterne

- Posizionare le colonne del fabbricato sulla base della maglia prescelta sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Elementi principali dei fabbricati industriali

- Riadattare le forme delle aree di lavoro, magazzini e aree di servizio, sino a giungere ad una forma rettangolare del fabbricato, con dimensioni relative tra i due lati che si avvicinino al rapporto 1: 2

- Posizionare le uscite pedonali e i portoni sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Strutture varie.

Definizione del Plant Layout definitivo

- Disegnare il Plant Layout definitivo in scala 1:100.

- Indicare le principali quote sul disegno e in particolare:

o Dimensioni complessive fabbricati o Maglia del fabbricato (intesa

sull’interasse delle colonne) o Estensioni aree di lavoro o Distanze degli assi di mezzeria dei

macchinari dagli interassi delle colonne più vicine, per definire la loro posizione rispetto a dei punti fissi

o Un riferimento cardinale Disegnazione di un’area di lavoro

- Disegnare il Layout di dettaglio di una postazione di lavoro in scala 1:25, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Studio del plant layout e Unità 5, lezione Studio del lavoro ed ergonomia

Calcolo dei mezzi di movimentazione

- Scegliere le tipologie di mezzi di movimentazione sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 2 Trasporti Interni, e in particolare nella Lezione Carrelli per il trasporto e il sollevamento

- Calcolare la quantità di mezzi di movimentazione: o Per quanto concerne i carrelli elevatori,

prendere in considerazione le distanze tra reparti riferendosi per semplicità ai

baricentri dei reparti; tenere conto dei seguenti dati

o Velocità media di traslazione 1 m/s o Tempo per ogni operazione di

prelievo o deposito nelle postazioni di lavoro 30 s

o Tempo per ogni operazione di deposito o prelievo nei magazzini 45 s

Flussi di movimentazione - Su una copia del layout indicare i flussi di movimentazione dei materiali, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 1, lezione Scelta del plant layout ottimale

Valutazione dei costi - Valutare, con i dati di Tabella VII, il costo dell’investimento iniziale per lo stabilimento secondo i volumi produttivi calcolati, il fabbisogno di macchinario relativo ed il Layout definito, sulla base delle indicazioni contenute nella Unità 4, lezione Fasi degli investimenti.

Stesura della relazione - Redigere una sintetica relazione tecnica dello studio svolto secondo le indicazioni contenute nel testo.

1

Allegato 1: Prodotto finito

2

Allegato 2 - Schema pressa ad iniezione

3

Allegato 3 - Presse ad iniezione [ Esempi]

4

Allegato 4 - Pressa 200T

5

Allegato 5 Pressa 400T

6

Allegato 6 - Pressa 600 T

7

Allegato 7 - Banchi di preassemblaggio e controllo [Esempio]

8

Allegato 8 - Vista linea di assemblaggio

9

Allegato 9 - Esempio di Layout