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Macchine madri
Un operaio guida un carrello elevatore che trasporta un pezzo fuso di metallo di quattro tonnellate su un pavimento di cemento levigato. Circondato da apparecchiature robotiche incombenti, è l'unico essere umano in vista nello scintillante stabilimento di macchine utensili di DMG Mori Seiki nel nord della California.
Tre file di macchine torreggianti e ringhianti ritagliano componenti di precisione da getti di metallo grezzo che pesano da poche libbre a poche tonnellate. È il tipo di vista quasi deserta che ti aspetteresti nella produzione avanzata.
Questa è la metà automatizzata dello stabilimento, ma dall'altra parte di un muro con finestre, le catene di montaggio brulicano di persone con elmetti bianchi e uniformi della marina. Lì, 40 lavoratori costruiscono a mano macchine delle dimensioni di una camera da letto, assemblando 2.000 parti per creare gli strumenti computerizzati che formeranno il cuore delle fabbriche di automobili, aerei ed elettronica in tutta l'America.
I giapponesi le chiamano macchine madri, perché rendono possibili altre macchine. Conosciute anche come fresatrici, usano strumenti di filatura per intagliare forme complesse da pezzi di metallo fusi grossolanamente. I risultati includono stampi per pressofusione, ingranaggi per trasmissioni e custodie per smartphone.
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Giorni necessari per realizzare una fresatrice DMG Mori Seiki
La fabbrica di Davis costruisce alcune delle più avanzate fresatrici a controllo numerico (CNC) al mondo. Veloci, durevoli e precisi al micrometro, sono in grado di spostare sia i dispositivi di taglio che le parti che stanno modellando in più direzioni. I produttori possono utilizzare gli strumenti DMG Mori per realizzare più prodotti, renderli più veloci e utilizzare meno energia per periodi di tempo più lunghi.
La qualità e la produttività delle macchine Davis le pongono ai vertici del settore, afferma David Dornfeld, presidente del dipartimento di ingegneria meccanica dell'Università della California, Berkeley.
La decisione di DMG Mori di costruire la fabbrica da 50 milioni di dollari a Davis dice cose importanti sul futuro della produzione statunitense, secondo Dornfeld. Poiché l'automazione rende i costi di manodopera meno importanti, i produttori di qualsiasi cosa, dagli smartphone alle ginocchia artificiali alle auto elettriche, sono sempre più in grado di scegliere la produzione locale, afferma.
Tra i principali vantaggi della localizzazione in California: la fabbrica è più vicina ai clienti - non banale quando si spediscono prodotti che pesano decine di migliaia di sterline - e al centro di innovazione dell'azienda e ai partner di ricerca universitari locali. La costruzione di alcune delle sue macchine negli Stati Uniti isola anche l'azienda dalle perdite sul cambio valuta e ha contribuito a migliorare le vendite, i profitti e la quota del mercato statunitense. Gli Stati Uniti rappresentano ora il 25% delle vendite globali di DMG Mori.
L'ordinato stabilimento DMG Mori bianco e grigio si trova discretamente accanto all'Interstate 80. I camion a pianale che trasportano i suoi prodotti da 20.000 a 40.000 libbre possono prendere la strada a ovest verso la Silicon Valley o verso est verso fabbriche di automobili, aerei e attrezzature per giacimenti petroliferi. Una mappa nella sala riunioni fa spuntare minuscole bandiere bianche, gialle, blu navy e arancioni che rappresentano le destinazioni dei prodotti.
La fabbrica è nata da una relazione tra l'azienda e la scuola di ingegneria dell'Università della California, Davis, secondo Zachary Piner, direttore generale del dipartimento tecnologico dello stabilimento. L'azienda ha fondato il suo Digital Technology Laboratory a Davis nel 2000. Piner e l'amministratore delegato della fabbrica, Adam Hansel, stavano completando la laurea quando sono stati assunti come due dei primi quattro dipendenti.
Per questa combinazione di software, hardware e produzione di precisione, le aziende hanno bisogno della vicinanza alle infrastrutture educative, afferma Enrique Lavernia, preside della scuola di ingegneria di Davis. Questa produzione di alto valore di tecnologia sofisticata è un'opportunità per noi in questo paese.
Uno dei motivi per collocare la fabbrica nello stesso sito era sfruttare questo talento, afferma Hansel. Con oltre 60 ingegneri, il centro progetta macchine utensili e software per DMG Mori in tutto il mondo. Un'app per smartphone che hanno progettato consente ai clienti di monitorare le loro macchine, visualizzando luci rosse, gialle e verdi accanto a minuscole immagini dei dispositivi per mostrare il loro stato operativo.
Gli ingegneri del laboratorio hanno anche aiutato a progettare e allestire la fabbrica stessa, inventando dispositivi da utilizzare nell'assemblaggio dei prodotti e sviluppando software per le linee automatizzate. Ora il laboratorio utilizza la fabbrica per testare i prototipi di nuova generazione.
All'interno dell'impianto, i pavimenti rinforzati in acciaio hanno uno spessore di 40 pollici per evitare vibrazioni. L'aria è quasi inodore e priva di polvere, un nemico della precisione e anche un pericolo per la sicurezza. C'è così poco rumore che le persone possono conversare senza alzare la voce.
Due operai azionano una gru per caricare i getti sul sistema di lavorazione. Sei ore dopo, le parti emergono con scanalature precise, tracce, fori per bulloni filettati e altre forme scolpite al loro interno. Un sistema progettato dal Digital Technology Laboratory utilizza bracci robotici gialli per aspirare trucioli e trucioli di metallo.
Le macchine verificano la qualità in ogni fase. Quando le parti entrano nella sala di assemblaggio, passano attraverso una stazione di misurazione coordinata da 1 milione di dollari con una precisione di quattro micrometri.
La fabbrica dura mesi senza problemi di qualità, dice Hansel. La metà dei prodotti della fabbrica va a piccoli negozi di componentistica con 50 dipendenti o meno. Non possono permettersi malfunzionamenti su macchine che ancorano la loro produzione e costano da $ 120.000 a $ 500.000. Gli addetti alla garanzia della qualità in camicia bianca conducono 100 ore di test rigorosi in varie fasi dell'assemblaggio, afferma Hansel.
A partire dal getto della fondazione, i lavoratori attaccano i principali sottoassiemi che tengono le parti mobili. Aggiungono comandi e cablaggi elettrici, pompe idrauliche e tubazioni e coperture in lamiera. Dall'inizio alla fine, l'intero processo richiede 14 giorni. Di solito ci sono 30 macchine in costruzione alla volta.
Su una macchina, Jeff Gagne installa una tavola rotante lucida lavorata dall'altro lato dell'impianto. Collega i comandi elettrici e utilizza i sensori per verificare che la tavola sia perpendicolare al mandrino della macchina, che fa girare gli utensili da taglio.
Come gli altri assemblatori, Gagne fa rotolare un carrello con una rastrelliera di utensili manuali da una macchina all'altra. Ci sono chiavi dinamometriche, chiavi a bussola, chiavi a bussola e chiavi a brugola. Ci sono anche piccole pietre abrasive che possono radere minuscoli strati di metallo. Circa 20 colpi rimuoveranno un micron, dice Hansel. C'è un'arte.
Secondo David Dornfeld di UC Berkeley, lo stabilimento DMG Mori ha il giusto equilibrio tra automazione e assemblaggio manuale.
Sarebbe pazzesco provare a costruire una macchina utensile con i robot, dice. Questa è la costruzione di strumenti e ogni macchina ha la sua personalità.