L’inizio

Se sei arrivato in questo blog per caso o perché stavi facendo qualche ricerca su Google, allora è giusto che ti spieghi come e da chi è nata questa idea. Voglio che tu sappia il motivo per cui ho deciso di investire il mio tempo, le mie energie e la mia conoscenza sulla saldatura a ultrasuoni, in modo da essere utile a te e a tutte le persone che visiteranno queste pagine per avere informazioni su come gestire al meglio il proprio lavoro.

Tutto ha inizio, se così si può dire nel più classico degli incipit, da alcuni contatti che ho avuto con due persone. Due uomini molto diversi tra loro, come età, ruoli ed esperienze. Li chiamerò Marco e Sergio, ovviamente non sono i loro veri nomi ma userò questi per tutelare la loro privacy. Prima di raccontare questa storia voglio sinceramente ringraziarli perché probabilmente loro hanno fatto per me molto più di quello che io ho fatto per loro.

Un risultato eccellente si basa sulla professionalità ma soprattutto sulla più alta collaborazione umana.

Marco e Sergio tutt’oggi non si conoscono, probabilmente non si incontreranno mai e vivono a qualche centinaio di chilometro lontani l’uno dall’altro. Nonostante questo hanno in comune una cosa: entrambi utilizzano quotidianamente la saldatura a ultrasuoni.

Marco è un giovane tecnico di 35 anni, un buon diploma alle spalle e un’importante esperienza nello sviluppo e nella produzione di particolari plastici per l’industria automobilistica, il settore del bianco (elettrodomestici) e l’industria elettro-meccanica in generale. La sua azienda, situata nel veneto centrale, come il 95% delle aziende in Italia, impiega meno di 20 dipendenti. Nelle le aziende di queste dimensioni è tipico avere più compiti per seguire tutte le attività lavorative in modo flessibile e soddisfare sia le esigenze dei clienti che del titolare. Marco si occupa principalmente di R&D di nuove soluzioni, segue la produzione e l’assicurazione qualità per i prodotti più complessi e per finire si dedica al supporto tecnico sia per i commerciali che per il “post-vendita”. L’azienda di Marco produce principalmente per conto terzi e il business principale consiste nel risolvere e gestire le varie problematiche sui nuovi prodotti in base all’esperienza più che trentennale nel settore dello stampaggio e della lavorazione della plastica. Marco utilizza la saldatura a ultrasuoni per unire due o più assiemi (utilizzo classico), per inserire viti metalliche e anche per unire particolari di grandi dimensioni (misti plastica/metallo) tramite rivetti manuali. L’azienda ha scelto circa 10 anni fa di affidarsi a due distinti fornitori, a seconda dell’applicazione, con un tratto in comune: costi ridotti sia delle attrezzature che degli utensili (sonotrodi e posaggi). La scelta è stata effettuata dal vecchio titolare che fondò l’azienda negli anni ’80 ed è stata basata più che altro sul prezzo concorrenziale offerto e sul biglietto da visita “nostrano” di entrambe le realtà.I due fornitori sono, un’azienda italiana con sede in Lombardia che sviluppa e costruisce saldatrici con proprio marchio e un’altra società di Cernusco sul Naviglio che distribuisce in Italia i prodotti di un’azienda francese.

Sergio, invece, è un dirigente di poco più di 40 anni e lavora in una grande multinazionale nel settore medicale che ha stabilito la propria sede principale in Italia nella provincia di Modena. Le sue responsabilità sono la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti e la supervisione (principalmente dal punto di vista del miglioramento concettuale) dei prodotti attualmente presenti sul mercato. Sergio viene da una brillante carriera universitaria e ha fatto della conoscenza delle lingue straniere, unita alla una sua spiccata padronanza tecnico-pratica, il proprio trampolino di lancio per una brillante e precoce carriera. La grande multinazionale in questione produce disposable medicali, i mercati di riferimento sono principalmente l’Europa meridionale e gli Stati Uniti. Praticamente in tutti i prodotti vi è anche un processo di saldatura a ultrasuoni che in alcuni casi viene gestito da un’automazione molto spinta per produrre fino a 15.000.000 di particolari all’anno. Nell’azienda di Sergio sono presenti due fornitori di saldatura a ultrasuoni, uno americano (con la sede italiana a Cinisello Balsamo) e uno svizzero con sede a Torino.

Ho conosciuto Marco un po’ per caso, in una situazione in cui io stavo sondando le aziende della sua zona (da cui provengo) e lui stava cercando disperatamente un supporto tecnico per risolvere alcuni problemi spinosi che, oltre a causargli continuamente preoccupazioni anche fuori dall’orario di lavoro, attiravano su di lui alcune poco piacevoli critiche dai proprietari (padre e figlio); sia il suo operato che la sua professionalità di tecnico erano sotto processo. I problemi riguardavano l’inaffidabilità delle saldatrici responsabili di inserire gli inserti metallici: rotture di sonotrodi, convertitori e i generatori che ogni 5/6 mesi dovevano essere spediti all’assistenza perché andavano in sovraccarico. Oltre a questo, per saldare delle grandi giranti in Noryl, i tempi di cambio setup (tra i vari codici) erano a volte anche di un’ora con parecchi scarti, operatori nervosi che non facevano che lamentarsi e, come se non bastasse, il cliente finale aveva aperto una non-conformità perché a suo dire alcuni pezzi “buoni” secondo la saldatrice, erano in realtà fuori quota.

Sergio mi aveva contatto facendo alcune ricerche personali sui produttori tedeschi di saldatrici a ultrasuoni e mi aveva mandato un’email per convocarmi nella sua azienda entro al massimo dieci giorni. Da quello che avevo potuto capire, gli scarti erano troppo elevati per il loro standard (una media dello 0,98%) e l’Amministratore Delegato gli aveva dato come massima priorità il miglioramento di questa situazione per allinearla alle altre realtà del gruppo che chiedevano un valore attorno allo 0,006%. Potrà sembrarti esagerato, ma quando si parla di produzioni di milioni di particolari, la cifra in ballo è molto alta perché uno scarto in fase di saldatura significava buttare via il particolare con filtro (o membrana) e tutte le lavorazioni e i test precedenti. Altro problema che la società aveva riguardava la non affidabilità delle celle di carico di alcune saldatrici. Seppur dal punto di vista tecnico sia una soluzione standard, da punto di vista pratico si hanno tre principali svantaggi:

• sono poco precise per intervalli di misura ampi (per esempio nelle 20kHz si utilizzano forze da 50 a 2000 N)
• hanno un’affidabilità limitata nell’uso intensivo (perdono precisione e devono essere sostituite circa una volta l’anno)
• quando si scaldano (dopo qualche ora di produzione) l’errore sulla misura diventa sensibile

Il primo punto critico che ho punto vedere nel processo di Marco è che, nell’inserire le boccole metalliche con gli ultrasuoni, veniva utilizzata una modalità di variazione dell’ampiezza in funzione del carico. La modulazione di ampiezza, tipica di almeno due costruttori di saldatrici a ultrasuoni, viene ottenuta tramite una modulazione di fase da parte del generatore e una conseguente variazione repentina dell’impedenza a livello delle tazze piezoceramiche. Se dal punto di vista dell’applicazione, questo utilizzo risulta in certi casi utile, dal punto di vista dello stress meccanico causato agli elementi sonici (convertitore e sonotrodo, ma anche booster) è molto logorante e causa nel medio termine rotture precoci nelle aree di maggiore deformazione. Il mio collega Ulrich, responsabile dello sviluppo e dei test sui convertitori, per farmi capire meglio questo concetto mi ha fatto parallelo col mondo delle automobili. Se prendiamo due auto qualsiasi, uguali in tutto e ne facciamo viaggiare una solo in città e una solo su strade statali, è intuitivo per chiunque che una si consumerà molto prima dell’altra. La prima, tra accelerate, frenate e continue ripartenze avrà un consumo di carburante, freni e della meccanica in generale molto superiore. Avrà necessità di maggiori pezzi di ricambio (con relativi maggiori costi) e la sua vita media supererà difficilmente i 150.000 km. La seconda invece, viaggerà spesso a velocità costante e i cambi marcia saranno molto più ridotti, i suoi componenti meccanici saranno sollecitati molto meno e la vita media che ci si può aspettare in questo caso sarà almeno doppia rispetto alla prima. Un’aspettativa realistica è di una percorrenza di almeno 300.000 km. Come poter allora trovare una soluzione e convincere la proprietà a fare un investimento per risolvere definitivamente tutti i problemi? Grazie al noleggio di una nuova saldatrice abbiamo creato insieme un nuovo processo di saldatura basandolo su parametri differenti (utilizzando in più un sonotrodo di acciaio sinterizzato) e su un controllo della quota assoluta in modo da avere tutti gli inserti perfettamente in posizione. La variazione di ampiezza è stata sostituita da una rampa di ampiezza centrata su un valore preciso (45 µ per il PA 6.6 GF40 che è il materiale del particolare). Ad oggi (circa 2 anni) nessun componente sonico (o il generatore stesso) è stato sostituito o a mostrato segni di usura. Il tempo di cambio setup è stato migliorato utilizzando una lista completa di programmi, richiamabili in pochi secondi, insieme a un cambio rapido dei componenti sonici e una piastra livellante addizionale per ogni codice diverso. Ad oggi, un cambio prodotto si fa in meno di 3 minuti. Marco ha dimostrato alla direzione che la nuova saldatrice portava a recuperare completamente l’investimento in poco più di 1 anno e la proprietà ha deciso quindi di tenerla.

In Emilia Romagna, invece, i problemi di Sergio erano diversi e da un certo punto di vista più complessi. Per capire fino in fondo il margine di miglioramento abbiamo dovuto analizzare in profondità i modelli 3D dei particolari insieme alle specifiche di utilizzo e conformità. Ne è emerso che l’area di giunzione non era stata progettata correttamente. Il fornitore americano aveva inserito due separati direttori di energia che si innescavano in tempi diversi e che nei casi di tolleranze negative su entrambi i semi gusci potevano anche non sciogliersi in modo regolare. Non era la prima volta che vedevo questa soluzione. Questo è semplicemente un modo artificiale, utilizzato negli anni ’90, per arrivare alla tenuta desiderata senza calcolarne esattamente la resistenza alla trazione (nell’area di comportamento lineare del polimero). Abbiamo realizzato un nuovo design di tipo “mash”, aumentato la dimensione del direttore di energia e diminuito l’intercapedine esterna in modo da “stoccare” il materiale fuso anche nei lati e utilizzarlo per la tenuta finale. Lo stampo è stato modificato in tempo record e la prima produzione di 4.000 pezzi è stata fatta nei nostri laboratori. Dopo l’ ottimizzazione iniziale dei parametri, nessuno scarto è stato verificato in questo lotto. La società di Sergio ha deciso quindi di acquistare la prima saldatrice e iniziare una campagna concreta con 150.000 pezzi. Ad oggi, dopo circa 8.000.000 di particolari prodotti, sono stati evidenziati 12 filtri non conformi ai test funzionali. Sembra che la saldatura sia comunque buona ma la tenuta è al di sotto della soglia minima. Visto l’esiguo numero, nessuna azione in merito è stata intrapresa. Il secondo problema di Sergio, con le celle di carico, è stato risolto adottando una soluzione a valvola proporzionale. In questo caso, a fronte di una calibrazione annuale o semestrale, la produzione è ora regolare su ogni turno in tutti i giorni della settimana. I fermi di produzione non sono più stati necessari e l’investimento completo si è pagato in meno di 7 mesi.

Come se la passano adesso Marco e Sergio?

Marco è diventato ormai l’esperto aziendale di saldatura a ultrasuoni e il figlio del padrone l’ha anche invitato a cena l’ultimo mese. Lui non ne è per niente felice e quando lo sento mi da la colpa per questo improvviso cambio di atteggiamento nei sui confronti. In più l’azienda è riuscita a proporre queste soluzioni a nuovi clienti e il lavoro è aumentato notevolmente. Si lavora quasi tutti i sabati e Marco, con questa sicurezza, sta già pensando di mettere la testa a posto, comprare casa con la sua fidanzata e sposarsi!

Sergio, nell’ultimo consiglio di amministrazione, ha tenuto una lezione all’AD e ai suoi colleghi Manager sul design dei direttori di energia e su come si rende un processo più efficiente e robusto. Grazie ai risultati ottenuti ora gestisce non solo il team dell’R&D ma anche l’industrializzazione di prodotto e il controllo di processo. Probabilmente ha attirato l’invidia di alcuni colleghi, ma con la credibilità acquisita credo che continuerà a rimanere nella posizione in cui è per i prossimi 20 anni. Qualche giorno fa Sergio mi ha chiamato perché ha avuto un problema con uno dei nostri sonotrodi dopo poco più di un anno di lavoro. Abbiamo analizzato il sonotrodo ed è emerso, facendo una radiografia, che c’era una micro cricca interna nel materiale. Spesso anche a fronte di un autorevole certificato, queste sono cose che possono succedere. Ne ho parlato con Sergio, confermandogli la nostra responsabilità anche dopo il periodo di garanzia, e gli ho promesso che avrebbe avuto un sonotrodo nuovo gratuitamente in due settimane. Circa dieci giorni dopo mi ha chiamato l’ufficio acquisti per chiedermi informazioni su un sonotrodo che era arrivato loro senza un preciso ordine. Io gli ho spiegato la situazione e gli ho anche setto che Sergio aveva “espressamente richiesto” che ci fosse una sostituzione in garanzia.

La risposta dell’ufficio acquisti mi fa ancor oggi ridere se ci penso. “Per fortuna che nella nostra azienda ci sono Manager capaci e competenti perché dovete sempre essere controllati voi fornitori!”

Da qui nasce l’idea di trovare un modo con cui poter raggiungere quante più aziende senza limitazioni di tempo o distanze.

Il blog è tutto questo. La possibilità di poter interagire quando hai veramente bisogno.

Se dovesse però servirti un supporto più concreto e personalizzato, chiamami pure o scrivimi un’email, troverò il modo di aiutarti.

Buon lavoro e, chiunque tu sia, sii sempre unico.

Francesco Gobbo