Investment casting : caratterizzazione e miglioramento del processo di iniezione dei modelli in cera (in collaborazione con Microcast s.r.l.)

Investment Casting technology exist in Italy for several decades; Microcast s.r.l. is one of the leading companies in the country. Because of the continuous decrease of the profit margin brought by the crisis of last years and the research for a greater process control, led Microcast toward a most development of engineering. The injection of wax patterns is the first step in this long process. Because of its problems and peculiarities, the injection fase can be defined as a process in itself. Even if Microcast owns advanced wax injection machines, management and control of the process parameters are hard to control. In reference to this problem, the technical office wants to design an system that estimates the optimal process parameters as a function of the characteristics of the injected parts. Considering the large number of different items produced by Microcast, the complexity of injection itself and bond with the next steps of the process, the project could take a long period in the achievment of a complete database and in the relative elaboration of the data. The first part of the work has the purpose to build hypotheses and definitions to put the bases of the whole project. After that, statistical techniques for the process improvement (DOE, ANOVA, linear regression) are used to define the relationship between process parameters and conformity of wax patterns. To optimize related parameters, it was selected a large production item to implement a full statistical analysis. The experimentation is the key to understand how much we can improve the process for this and all other items.

La fonderia a cera persa, anche detta Investment Casting, è una tecnologia fusoria presente in Italia da vari decenni e Microcast s.r.l. è una delle aziende leader di mercato nel paese. Il continuo assottigliamento del margine di profitto portato dalla crisi degli ultimi anni e la ricerca di un maggiore controllo del proprio processo ha portato Microcast verso tecniche e procedure caratterizzate da una sempre maggiore ingegnerizzazione. L’iniezione dei modelli in cera è la prima fase di questo lungo processo e a causa delle problematiche e delle peculiarità ad essa legate può essere sostanzialmente definita come un processo a sé stante. Nonostante Microcast possieda macchine avanzate in grado di attuare al meglio tale operazione, la gestione e il controllo dei parametri di processo rimangono tuttora difficoltosi. In riferimento a ciò si intende progettare un algoritmo che stima i parametri di processo ottimi al variare delle caratteristiche del particolare da iniettare. Al netto dell’alto numero di codici prodotti in azienda, della complessità dell’iniezione ed alla complessità data dal legame con le fasi successive del processo, tale progetto potrebbe richiedere un lungo periodo nella raccolta dei dati ed alla relativa elaborazione. Questa trattazione si prefigge innanzi tutto di costruire le ipotesi e le definizioni teoriche su cui basare l’intero progetto. Fatto ciò, si sfruttano le tecniche statistiche di miglioramento del processo (DOE, ANOVA, regressione lineare) per arrivare a definire il rapporto tra parametri di processo e la conformità del modello in cera. Per questo motivo si seleziona un particolare effettivamente in produzione per cui attuare una sperimentazione completa, finalizzata all’ottimizzazione dei parametri di iniezione. Tale sperimentazione è la chiave per comprendere quali siano i margini di miglioramento per il processo analizzato, oltre a tracciare la strada per l’ottimizzazione dei parametri di particolari differenti.