Controllo dimensionale: rapporto di controllo, quote critiche, primo articolo

Controllare un pezzo significa verificare che dimensioni e forme rispettino il disegno, entro le tolleranze. I mezzi vanno dal semplice al sofisticato:

• gli strumenti manuali (calibro, micrometro, comparatore) e i calibri a tampone «passa / non passa» per le quote correnti;
• il proiettore di profili e la misura ottica per i piccoli pezzi e i contorni;
• la macchina di misura a coordinate (CMM), che tasta il pezzo e misura quote, posizioni e forme nello spazio;
• lo scanner 3D, che confronta una superficie a forma libera con il modello digitale.

Resta da capire che cosa riceve alla consegna. Tre documenti vengono spesso confusi:

• il certificato di conformità: una dichiarazione che i pezzi sono conformi, senza valori misurati;
• il rapporto di controllo: i valori misurati, quota per quota;
• il certificato del materiale: la composizione e le caratteristiche del materiale, per esempio di tipo 3.1 secondo la norma EN 10204.

Precisi quale Le serve: è la prima fonte di malintesi tra un committente e la sua officina. Per le officine che fanno di questo il loro mestiere, vedere la pagina subfornitura di controllo e metrologia.

Non tutte le quote di un disegno hanno lo stesso peso. Una quota è critica quando il suo scostamento può impedire l’assemblaggio o compromettere la funzione, la tenuta o la sicurezza. Le altre, dette libere, rientrano nelle tolleranze generali (vedere la guida sulle tolleranze di lavorazione). Per individuarle:

1. Parta dalla funzione. Interfacce con altri pezzi (accoppiamenti, interassi), superfici di tenuta, di guida o di appoggio.
2. Riprenda i requisiti del Suo settore. Alcuni clienti o norme indicano «caratteristiche chiave» o «speciali» che occorre identificare e monitorare.
3. Si basi su un’analisi dei rischi. Una FMEA (analisi dei modi di guasto) mostra quali derive avrebbero le conseguenze più gravi.

Le segnali poi sul disegno (simbolo, pallino o tabella) e le comunichi all’officina. Eviti la tentazione di dichiarare tutto critico: se tutte le quote lo sono, il controllo diventa lungo, costoso e poco leggibile. Chieda all’officina di segnalare quelle che le sembrano difficili da rispettare o da misurare: è spesso l’occasione per allentare una tolleranza inutile.

Un rapporto utilizzabile permette a un terzo di collegare ogni misura alla quota del disegno e al pezzo misurato. Comprende:

• l’identificazione: riferimento e indice del disegno, numero di pezzo o di lotto, quantità, data, operatore;
• il disegno con pallinatura: il disegno in cui ogni quota controllata riporta un numero in un pallino, ripreso nella tabella;
• la tabella dei risultati: numero di quota, valore nominale, tolleranze, valore misurato, scostamento e conclusione (conforme o no);
• gli strumenti di misura impiegati e il loro stato di taratura;
• le non conformità rilevate e la decisione presa: ripresa, scarto o deroga richiesta al cliente.

Due punti tecnici meritano di essere concordati. Innanzitutto l’incertezza di misura: lo strumento di misura deve essere nettamente più preciso della tolleranza controllata (un rapporto di uno a dieci è spesso citato come riferimento). Poi la regola di decisione per un valore vicino al limite: il pezzo viene dichiarato conforme o no? Questa questione è trattata dalla ISO 14253-1; vi accordiate in anticipo. Infine, la temperatura di riferimento della misura è 20 °C: un pezzo appena uscito dalla macchina deve stabilizzarsi prima di una misura fine.

Il primo articolo è un controllo completo dei primi pezzi fabbricati con l’attrezzatura e il processo di serie. Dimostra, prima di avviare la serie, che il fornitore sa realizzare il pezzo in conformità a tutti i requisiti del disegno e dell’ordine. Riguarda tutte le caratteristiche del disegno, non solo le quote critiche, nonché i materiali e i processi speciali.

In aeronautica segue in genere la norma EN 9102 (lo stesso requisito è pubblicato con il nome AS 9102). Si basa su tre moduli: il primo identifica il pezzo e il motivo dell’ispezione; il secondo elenca i materiali, i processi speciali (trattamenti termici o superficiali, per esempio) e le prove funzionali, con i relativi giustificativi; il terzo elenca ogni caratteristica del disegno con pallinatura con il suo valore misurato. La norma si applica quando il contratto o il committente lo richiede. Va rifatta, in tutto o in parte, quando la produzione cambia in modo significativo: modifica del progetto, del processo, del luogo di produzione o dell’attrezzatura, oppure ripresa dopo una lunga interruzione.

Fuori dall’aeronautica, le prassi variano. L’automotive ha il proprio processo di approvazione dei pezzi di serie, il PPAP, con un fascicolo di campioni iniziali misurati. Nel medicale, i requisiti di tracciabilità e di convalida dipendono dal dispositivo (vedere la guida sulle certificazioni ISO 9001, EN 9100 e ISO 13485). Negli altri casi, un rapporto dimensionale del primo pezzo, su disegno con pallinatura e accompagnato dal certificato del materiale, costituisce un ottimo primo articolo, a condizione di averlo definito nell’ordine.

Un piano di controllo (o piano di sorveglianza) risponde, per ogni caratteristica, a cinque domande: quale quota (indicata sul disegno), con quale strumento, con quale frequenza, secondo quale criterio di accettazione e con quale registrazione. La frequenza si decide quota per quota, in base al rischio:

Un controllo al 100 % di tutte le quote allunga i tempi e fa lievitare il costo di ogni pezzo: lo riservi a ciò che lo giustifica. Riporti questo piano nell’ordine o nel capitolato: l’officina quota allora il tempo di controllo e Lei confronta i preventivi a parità di perimetro.

Un controllo serve innanzitutto a individuare gli scostamenti prima della consegna. Concordi in anticipo che cosa succede dopo:

• La ripresa è possibile solo se lo scostamento è recuperabile (per esempio c’è ancora materiale da asportare) e se il pezzo ripreso rispetta tutto il disegno.
• Lo scarto comporta la produzione di un nuovo pezzo: precisi chi sostiene il costo del materiale e il tempo aggiuntivo.
• La deroga (o concessione) consiste, per il cliente, nell’accettare con cognizione di causa un pezzo fuori tolleranza ma utilizzabile. Si richiede per iscritto, con il pezzo e lo scostamento misurato: l’officina non consegna una non conformità senza l’accordo del cliente.

Preveda anche un termine di reclamo al ricevimento e conservi i rapporti: in caso di contestazione servono come prova per entrambe le parti.

La CMM è lo strumento di riferimento per le forme complesse, le posizioni (interassi, coassialità) e le tolleranze geometriche della quotatura GPS. Il suo costo si compone di un programma di misura, creato una sola volta, e di un tempo di misura per pezzo. Impone inoltre di rispettare i riferimenti del disegno (A, B, C): devono rispecchiare il modo in cui il pezzo viene effettivamente montato, altrimenti la misura non dice nulla sulla funzione.

Per un diametro o una lunghezza corrente, basta uno strumento manuale o un calibro, e costa meno. I pezzi flessibili o deformabili (plastiche, lamiere sottili) si prestano male alla tastatura e richiedono piuttosto una misura ottica. Chieda infine all’officina lo strumento previsto e lo stato della sua taratura. Se fa controllare i pezzi da un terzo, un laboratorio accreditato (in Francia, dal Cofrac, secondo la ISO/IEC 17025) offre una garanzia ulteriore.

Un controllo troppo leggero espone agli scarti; un controllo troppo spinto appesantisce prezzo e tempi. Nulla obbliga ad applicare lo stesso livello a tutti i pezzi:

Nella Sua richiesta indichi il disegno aggiornato e le quote critiche, il livello e il formato del rapporto (PDF, foglio di calcolo), la frequenza, il trattamento delle non conformità (ripresa, deroga) e l’eventuale certificato del materiale. Precisi se fornisce Lei il disegno con pallinatura o se deve prepararlo l’officina. Il Suo preventivo confronterà allora prestazioni equivalenti.

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