Lo ammetto: non avevo compreso fin da subito il reale valore delle PMI, sentii parlare di queste ultime nel 2021 ma solo ad inizio 2024 (grazie ad un evento al Politecnico di Milano) capii davvero di cosa si tratta e quale valore aggiunto possono dare a chi fa il nostro lavoro: dopo qualche ricerca on line ho scoperto che le prime apparizioni nel mondo della progettazione industriale risalgono addirittura al 2016!

Sto parlando del formato STEP AP242, standard iso per lo scambio di dati 3D tanto utilizzato da noi camisti. A questo punto è però necessario fare un po’ di cronistoria: il formato Step può avere protocolli diversi, vedasi AP203, AP214 e appunto l’ultimo AP242. Per i più “esperti” (o stagionati) del nostro settore, il 203 era il “famigerato” STEP senza colori né livelli, il 214 fu l’evoluzione che portò ad avere appunto i colori ed eventualmente i layer (naturalmente, se supportati dal cad sorgente). L’AP242 contiene una ulteriore innovazione che consiste nelle PMI, acronimo di Product Manufacturing Information, ossia nelle note ed informazioni di progetto. Potremmo dire, sinteticamente, che si tratta della fusione del classico disegno 2D (contenente le tavole, le quote, le tolleranze, le note) con il modello 3D.

                                                                              Fig 1: esempio di Step 242 con PMI allegate (fonte Nist)   

                                                                                                                                                                     Fig 2: dettaglio quote e tolleranze 

Un passo indietro: chi truciola componenti di forme complesse e tolleranze di vario tipo non può programmare utilizzando soltanto il classico modello 3D: deve disporre di altri strumenti per gestire le informazioni necessarie ed il disegno 2D è il più classico dei sistemi ma, soprattutto nel complesso mondo degli stampi, spesso si ricorre a quello che viene definito capitolato dei colori: in sintesi un’Azienda elabora per suo conto una serie di colori RGB che rappresentano una tolleranza o una circostanza di lavoro (ad esempio, i fori filettati piuttosto che alesati), in modo che il progettista CAD colori coi medesimi RGB le parti del file 3D. Con questo sistema il camista (ma anche l’attrezzista, il banchista etc) ha un modello matematico tridimensionale con tutte le informazioni (naturalmente deve conoscere il significato dei colori – il capitolato colori spesso viene stampato ed appeso al muro vicino alla postazione di lavoro). Un esempio per comprendere meglio: il foro maschiato M10 viene spesso modellato con singolo diametro 8.5 (che corrisponde al diametro di foratura prima della maschiatura); come farà a sapere il camista se si tratta di un foro liscio senza tolleranza diametro 8.5 o un foro filettato M10? In base al colore. L’alternativa, come detto in precedenza, rimane la lettura del disegno 2D: spesso però questa pratica risulta scomoda (disegni cartacei in cui non si può zoomare o disegni elettronici su schermi troppo piccoli…) ed inoltre saper mettere correttamente in tavola un componente meccanico è ormai una pratica in estinzione presso i progettisti di ultima generazione. Ricordo comunque che con lo Step 203 il disegno 2D rimane l’unica possibilità in quanto i colori non sono supportati.

Figg 3 e 4: stralci di esempio capitolato colori: nel primo elenco colori e relativo significato, nel secondo elenco tolleranze in base alle dimensioni

  Fig 5: modello matematico 3D colorato secondo il capitolato colori di riferimento 

Dei capitolati colori si parla da lustri (in qualche Azienda ho seguito personalmente una parte dell’elaborazione di questa procedura): ogni volta emergono limiti e mancanze e si finisce poi a fantasticare su quelle che potrebbero essere le soluzioni e le normative internazionali che potrebbero risolvere i problemi. Problemi oggi risolvibili abbondantemente dalle pmi. Quindi, per venire al punto, trovo completamente insensato che l’oggetto di questo scritto (Step con PMI) sia passato totalmente inosservato: è stato poco pubblicizzato? Incompreso? O forse semplicemente non è efficiente come invece dovrebbe essere?

 Da qualche mese sto cercando di indottrinare i Clienti che seguo con regolarità, portandoli a sperimentare questo nuovo sistema di interscambio informazioni: piano piano sto cominciando ad ottenere attenzione, il lavoro tuttavia è ancora lungo. Infatti, le prime carenze vengono proprio dalle software house e dal loro personale tecnico: non tutte infatti supportano correttamente questo formato e quindi in alcuni casi risulta ancora impossibile utilizzarlo. Ed in altri casi, il loro personale tecnico di supporto non sa neppure esattamente di cosa stiamo parlando.

COSA SI INTENDE ALL’ATTO PRATICO PER PMI

Chi riceve il file tridimensionale in formato Step Ap242 non ha più solo il modello matematico 3D ma anche un sottoinsieme di note, quote, tolleranze, allegato al file stesso: tali informazioni sono le stesse che si potrebbero ottenere tramite il classico disegno 2D, ma col vantaggio di avere tutto in un unico ambiente e con riferimenti certi (salvo errori da parte del progettista, non è più possibile confondere un foro per un altro: la nota relativa porta direttamente a quel foro senza fraintendimenti). Oltre a ciò, ma è un processo ancora totalmente in evoluzione, i software CAM possono intercettare tali informazioni in automatico per creare i percorsi utensile già con le caratteristiche necessarie alle tolleranze previste nelle pmi: come detto si tratta di una condizione di lavoro poco più che sperimentale, alcuni cam hanno già integrazioni in questo senso altri meno, tuttavia pare che la spinta più forte in questo ambito sia data dal probing: creare procedure di ispezione automatica tramite le pmi riduce ovviamente al minimo il rischio di errore ed inoltre riduce significativamente il tempo necessario a creare tali procedure.

 Ovviamente per ottenere tutto questo c’è un lavoro a monte da fare: il progettista che ha modellato il componente deve infatti generare le PMI che poi finiranno allegate in fase di export al file step.

Figg 6 e 7: esempio di PMI e relativo dettaglio che rimanda alla zona del componente 3D interessata senza equivoci

TUTTI I SOFTWARE CAD e CAM SUPPORTANO LE PMI?

NO. Alcuni sono in grado sia di generare che importare le Pmi, altri sono solo in grado di leggerle in import, altri infine non gestiscono le pmi in nessun modo.

Per quanto riguarda AUTODESK, che è la software house con cui io e i miei principali (…ma non tutti…) Clienti lavoriamo, lo stato dell’arte (gennaio 2025) è il seguente: Powermill, Powershape e Featurecam NON possono generare le pmi tuttavia possono importarle qualora il Manufacturing Exchange riesca a leggerle in importazione: il problema è che le attuali versioni dell’Exchange pare siano in grado di leggere le pmi solo da files nativi di NX e CatiaV5 (quindi non formato step ma **.prt e **.catpart). Fusion non può generare le pmi ma può leggerle e gestirle se generate da altri sistemi cad. Inventor invece, da alcune versioni, può generare e gestire in toto le pmi.

Quindi, chi come me usa Featurecam o Powermill allo stato attuale ha due possibilità:

• Aprire una sessione di Fusion, caricare il file contenente le pmi ed utilizzare poi Fusion come fosse un visualizzatore, mentre in Featurecam e Powermill andrà a creare i percorsi utensile. Questa condizione richiede l’utilizzo della licenza di Fusion (che comunque è sempre compresa nelle licenze di Powermill e Featurecam);
• Utilizzare Autodesk Viewer direttamente in un browser, in quanto anche tale applicativo è in grado di visualizzare correttamente le pmi; a differenza di Fusion, non serve nessuna licenza (è free) e si può utilizzare con qualsiasi device (quindi anche da tablet o smartphone). Lo possono inoltre utilizzare anche utenti non clienti di Autodesk (previa registrazione account) e, cosa molto importante, tutto il personale aziendale (assemblatori, banchisti, attrezzisti) senza costi aggiuntivi di licenze ulteriori.

Fig 8: esempio di visualizzatore gratuito con corretta lettura delle pmi ed altre informazioni del componente

SVANTAGGI DELLE PMI

Premettendo fin da ora che la mia esperienza attuale con le pmi è molto limitata, gli unici svantaggi che riscontro nel loro uso sono prettamente grafici:

• Decisamente poco funzionale pensare di poter operare con schermi di piccole dimensioni (ad esempio, il singolo monitor 17” del classico portatile): per essere efficienti vi è la necessità di avere un monitor di adeguate dimensioni altrimenti è un continuo zoomare e ricentrare le posizioni del modello 3D;
• Le pmi sono “statiche” rispetto il modello 3D, quindi sono leggibili solo in una determinata vista (esempio, se metto il modello sotto-sopra le pmi si leggeranno al contrario).

VANTAGGI DELLE PMI

Come detto, l’immediato vantaggio è avere in un unico ambiente modello 3D, quote, note, tolleranze: questo permette di lasciare poco-nullo spazio alle libere interpretazioni o alle incoerenze (non di rado capitano modelli 3D con caratteristiche non corrispondenti ai disegni 2D). Il vantaggio maggiore tuttavia, anche se è comunque un metodo “in divenire”, è quello di poter pensare ad una automazione sia nella programmazione cam sia nel probing: la prima è un esigenza concreta e ben radicata nel mondo della fresatura (soprattutto in certi settori è impensabile oggi poter avere un flusso di lavoro remunerativo senza che ci siano una parte dei processi di realizzazione programmi nc non automatizzati), la seconda invece è ancora ai suoi albori, anche se praticamente tutti i principali fornitori di software cam ci stanno lavorando da tempo.

Nella fresatura, il vantaggio dell’automazione a mezzo pmi potrebbe permettere di intercettare le tolleranze già durante il calcolo dei percorsi, in modo da applicare sovrametalli e correttori adeguati. Nella foratura inoltre si potrebbero abbinare i giusti template per ottenere il tipo di foro previsto senza l’intervento dell’operatore o di altri sistemi (capitolato dei colori, ad esempio).

Per quanto riguarda il probing (cioè la misura a mezzo di sonda durante e dopo la fresatura del componente), si potrebbero ottenere già tutti i programmi di verifica dimensionale con le tolleranze previste senza che l’inserimento delle stesse sia a carico dell’operatore (quindi, anche qui, rischio di errore ridotto quasi a zero). C’è da dire che, almeno nel nostro paese, tale disciplina è ancora agli albori anche solo con la gestione manuale (creazione programma di verifica con pallinatura manuale ed inserimento delle tolleranze a carico dell’operatore), quindi a mio parere ci vorrà ancora parecchio tempo prima che tale tipologia di lavoro venga considerata una routine. Ma, in ogni caso, è confortante sapere che, quando ne avremmo la necessità, il probing potrà essere automatizzato quasi del tutto grazie alle PMI.

Un’ultima nota in calce ai vantaggi: non è il mio interesse principale, tuttavia ci sono parecchie possibilità di interazione anche con i vari software PLM per la gestione della vita del prodotto: sicuramente poter estrapolare tutti i dati da un unico file risulta molto vantaggioso.

CONCLUSIONI

A mio parere le Product Manufacturing Information nel mio areale di lavoro e presso i miei Clienti sono ancora semisconosciute non per scarsa efficienza delle pmi ma per mancanza di conoscenza delle stesse; inoltre, considerando che lo zoccolo duro dei miei Clienti è rappresentato da contoterzisti, c’è da fare i conti con il committente dei lavori che, notoriamente, è molto pigro e poco recettivo alle novità: è solo grazie alla 4.0 che la fastidiosissima affermazione “il 3D non c’è, devi arrangiarti col 2D” è venuta meno (anche se qualche temerario resiste ancora molto eroicamente – o stupidamente, direi), immaginiamoci la risata che si faranno i dispotici referenti degli uffici tecnici (seduti sulla poltrona di pelle umana a fianco della pianta di ficus - dejavu fantozziano) quando riceveranno la mail del contoterzista che chiede se invece di inviargli un file 3D a casaccio d’ora in avanti possono fornirgli step 242 + pmi…

Nota per i sapientoni di passaggio: secondo il NIST le pmi potevano essere allegate già al protocollo 214 e non solo al 242.