Le tecnologie 4.0 stanno rinnovando (anche) sistemi e linee di produzione e l’assemblaggio dei vari manufatti e prodotti: automazione avanzata, robotica, additive manufacturing e soluzioni di trasporto intelligente rendono più funzionale, e conveniente, processi produttivi e di assemblaggio e consentono anche di ottenere vantaggi in termini di sostenibilità. Se ne è parlato nel corso di uno degli appuntamenti online di ‘We Love Talking’ – il ciclo di eventi promosso da SPS Italia sulla piattaforma Contact Place –, dal titolo ‘Automazione della produzione e dell’assemblaggio: le tecnologie innovative a servizio della sostenibilità’.
Indice degli argomenti
Flessibilità e sostenibilità
Una delle nuove frontiere dell’innovazione è rappresentata dai sistemi di trasporto intelligenti a carrelli indipendenti o anche a levitazione magnetica, che costituiscono una tecnologia di forte ‘disruption’ rispetto a sistemi e metodi precedenti: in questo modo in fabbrica è possibile passare dalle tradizionali linee di produzione e assemblaggio a “aree” di produzione e assemblaggio con stazioni dislocate in maniera non sequenziale.
“Si possono riconfigurare e riprogrammare totalmente i processi produttivi”, rimarca Carlo Cuppini, Sales manager di B&R Automazione Industriale, società del Gruppo ABB, “nuove linee e aree di assemblaggio a lievitazione magnetica dei pezzi, componenti e materiali portano alla produzione nuova e grandissima flessibilità, di cui le imprese hanno grande bisogno, e ne avranno sempre di più in futuro”. Non solo. Questi nuovi sistemi e soluzioni ad alto livello tecnologico contribuiscono a ridurre i consumi energetici, l’uso e lo spreco e lo scarto di materiali, e quindi aumentano in modo concreto non solo la qualità del prodotto finale, ma anche la sostenibilità della produzione.
I settori industriali in cui queste tecnologie stanno conquistando sempre più spazio, e risultano più vantaggiose, sono innanzitutto quello sanitario e medicale, quello dell’elettronica e informatica, ma anche food and beverage e Automotive, sia per le fabbriche centrali, sia per la loro catena di fornitura.
E il Sales manager di B&R Automazione Industriale sottolinea: “nelle aziende e negli impianti produttivi, visti i forti cambiamenti e accelerazioni impressi dall’Industria 4.0, la movimentazione e l’assemblaggio dei materiali devono di conseguenza essere anche loro più flessibili e smart, in linea con un modo di produrre che è sempre più modulare, mirato, personalizzato. E che segue, quasi in tempo reale, la domanda del mercato, e delle piattaforme di eCommerce, anche B2b”.
In questo modo, con soluzioni di movimentazione e assemblaggio a levitazione magnetica, mentre in precedenza il percorso e la lavorazione dei vari componenti erano più rigidi e standardizzati, ora si può anche disaccoppiare la cadenza delle stazioni di lavorazione, far saltare una stazione a determinati pezzi e componenti, processare e assemblare sulla stessa linea anche prodotti diversi, e varianti che hanno come risultato prodotti finali diversi. “Questi sistemi permettono un minore deterioramento di materiali, un minore scarto delle materie prime”, fa notare Cuppini, “e, di conseguenza, portano una gestione energetica più sostenibile”.
E a proposito di movimentazione, in uno scenario che vuole quindi migliorare allo stesso tempo le soluzioni produttive e di assemblaggio e i livelli di sostenibilità, Roberto Beccalli di Mitsubishi Electric Factory Automation rimarca che il motore elettrico è ancora “uno degli elementi più energivori all’interno dei sistemi di produzione”, mentre i motori di nuova generazione “consumano energia fino a 4 o 5 volte in meno rispetto ai modelli più datati e tradizionali”, con minori consumi elettrici e tempi di rientro dagli investimenti “certo variabili, ma che in genere sono compresi in circa un anno dall’implementazione delle nuove soluzioni”.
Robot al centro del processo produttivo
Il robot “non è e non deve essere una parte tecnologica a sé stante del sistema complessivo, ma deve essere integrato come una componente centrale della linea di automazione”, fa notare Marco Spimpolo, Regional marketing manager di Omron Electronics: “non a caso, i robot Scara, a 4 assi più quello di rotazione, vengono sempre molto usati in fase di assemblaggio per la loro velocità, ripetibilità e precisione, con anche in genere una meccanica e manutenzione piuttosto semplici”.
I robot a cinematica Scara non a caso hanno tenuto sul mercato anche nel corso del 2020 – quando invece altre componenti del mondo della robotica hanno registrato forti frenate –, sia per la loro accessibilità nella programmazione, sia per la facilità di integrazione nella linea produttiva o di assemblaggio, sia per le opportunità di flessibilità che offrono. “In genere un robot di tipo Scara ha un payload attorno ai 5 o 6 chili di peso, mentre ora si stanno sviluppando Scara con payload che arrivano anche oltre i 10 chili ad esempio per nuove applicazioni di tipo Packaging, assemblaggio e confezionamento del prodotto finito”.
Convergenza tra sistemi IT e OT, scalabilità e modularità
Su un punto gli addetti ai lavori sono tutti d’accordo: semplificare l’accesso alla tecnologia è fondamentale. E per innovare, e al tempo stesso fornire soluzioni funzionali e di successo, “è opportuno procedere secondo quattro step, quattro diverse fasi”, fa notare Federico Milan, Intelligence manager di Breton. Innanzitutto, “comprendere i bisogni interni ed esterni a cui dare una soluzione efficace e accessibile, e da questi creare un modello che parta dallo storico, dal pregresso delle attività, e riesca anche a prevedere cosa invece servirà in futuro. Si può quindi passare all’esplorazione delle tecnologie e soluzioni disponibili, o che si possono aggiornare e migliorare, e quindi al design e sviluppo del software, ad esempio Mes o Scada”.
Queste nuove soluzioni tecnologiche, secondo lo specialista di Breton, devono sempre comprendere 3 principi: “convergenza tra sistemi IT e OT, scalabilità e modularità”. Senza dubbio il mondo dei software industriali applicati a produzione e assemblaggio “deve evolvere in linea con le nuove risorse e opportunità messe a disposizione dai sistemi Digital twin e dell’Internet of things, che rappresentano un notevole cambiamento rispetto ai processi dell’innovazione applicati in passato e fino a oggi”.
Occorre rivolgere lo sguardo al futuro, “sia in termini di sostenibilità, sia nel creare tecnologie e soluzioni di nuova generazione, e per le nuove generazioni”, osserva Lorenzo Zerbi, Product and segment marketing manager di Bosch Rexroth: “è necessario saper sviluppare prodotti innovativi e per l’automazione in grado di preservare il know-how delle generazioni precedenti e al tempo stesso di attrarre gli utenti più giovani e digitali”. Anche per questo, non di rado gli impianti produttivi “ci chiedono soluzioni e piattaforme tecnologiche che vanno molto di più verso il mondo Consumer, ad esempio con interfacce utente totalmente web based, o applicazioni utilizzabili direttamente dallo smartphone aziendale”.
L’additive pronto per la produzione
Tecnologie che, unite a robotica e Additive manufacturing, “sono il paradiso del progettista, e portano molte risorse e opportunità in più a favore della sua creatività e innovazione”, osserva Hermes Giberti, docente di Meccanica applicata all’Università di Pavia e componente del MADE Competence Center, il centro di competenza sulle tecnologie 4.0 della Lombardia: “sono nuovi paradigmi produttivi di forte discontinuità rispetto al passato, e che cambiano l’orizzonte davanti a noi”.
Lo stesso discorso riguarda le soluzioni di Stampa 3D: “chi ancora non le usa, deve farsi delle domande, e poi deve passare dalle strutture del MADE Competence Center dove potrà vedere e sperimentare con mano tutto ciò che l’Additive manufacturing, e tutte le altre tecnologie abilitanti l’Industria 4.0, rendono possibile e mettono a disposizione delle imprese”.
“Abbiamo iniziato a utilizzare l’Additive manufacturing per realizzazioni di prototipazione, ma poi anche per attività di produzione vera e propria, con una macchina di Hp con tecnologia Multi-jet fusion”, spiega Marino Di Giampaolo, progettista meccanico in Campetella Robotic Center, partner di Hp Italy: “un sistema che fornisce pezzi con materiale isotropo, con il vantaggio di permettere poi l’eventuale ri-lavorazione dei particolari”.
Campetella Robotic Center è specializzata in isole robotizzate, linee di produzione automatizzate, applicate anche a presse per il materiale plastico, impiegate ad esempio nei settori Automotive, Packaging e medicale. “Sviluppiamo sia la digitalizzazione interna alla nostra azienda, per migliorare i processi, sia esterna, per migliorare il servizio alle imprese clienti”, rileva Di Giampaolo, “i dati, aggiornamenti, novità operative, devono diventare informazioni reali a cui tutti possono accedere, e tutto ciò porta a maggiore efficienza produttiva, minori consumi energetici e di materiali, risparmio di tempo e di attività, maggiore qualità del prodotto finale”.
Campetella Robotic Center ha anche sviluppato un portale online dove il cliente può trovare tutte le informazioni su macchine e robot per l’automazione, con anche una parte dedicata all’eLearning, per conoscere nel dettaglio funzionamenti, potenzialità, applicazioni.
