Saldatura, aumentano le applicazioni

L’automazione, e in particolare i robot, è uno strumento indispensabile nelle aziende moderne che vogliono mantenersi competitive in un mercato sempre più sfidante. I motivi sono molteplici e spaziano da aspetti meramente produttivi come per esempio l’incremento dell’efficienza produttiva o la ripetibilità della qualità a tematiche quali la sicurezza per l’operatore, sostituendolo in operazioni gravose o ripetitive. Per meglio capire in che modo e in quali fasi del processo di lavorazione della lamiera possono essere inseriti i robot, TecnoLamiera ha coinvolto alcuni dei principali fornitori di questa tecnologia.

Saldatura in primis

A rompere il ghiaccio è Pier Paolo Parabiaghi di Fanuc Italia. «La versatilità dei bracci robotici e l’elevata disponibilità di accessori consente di utilizzare i robot in tutte le fasi di lavorazione della lamiera, dall’alimentazione delle macchine al taglio, dalla saldatura alla piegatura alla movimentazione di fogli e manipolazione per finiture e pallettizzazione. Sicuramente l’impiego più vantaggioso è nella fase di saldatura MIG/TIG, dove l’impiego di un robot per la saldatura ad arco agevola la creazione di un ambiente di lavoro più sicuro per gli addetti e incrementa le performance in ordine di tempo ciclo e precisione di realizzazione. Qui la diffusione dell’automazione del processo era già consolidata, così come nella fase di taglio. Le recenti disposizioni per la sicurezza e il rispetto del distanziamento sui luoghi di lavoro hanno invece dato una certa spinta alla robotizzazione del processo di finitura e assemblaggio, che per diverse ragioni di fine linea e controllo qualità in alcune occasioni veniva ancora svolto a mano dagli operatori, o con automazione assistita. Anche il fatto che sia sempre più difficile reperire operai specializzati ed esperti nella lavorazione di precisione della lamiera sta spingendo le aziende ad automatizzare queste lavorazioni, supportate anche dal fatto che gli strumenti informatici di simulazione e programmazione consentono di impostare con assoluta precisione la lavorazione e l’assemblaggio dei pezzi».

Anche Maurizio Ravelli di Tiesse Robot identifica la saldatura come ambito principale di utilizzo dei robot. «Negli ultimi due anni si è verificata una decisa ripresa del mercato delle applicazioni della saldatura ad arco robotizzata nel settore sia della carpenteria medio-pesante, sia delle lamiere con spessore sottile. Più recentemente, gli investimenti si sono orientati verso una tipologia di impianto mediopesante, in particolare nei settori dei macchinari legati a costruzioni, energetico, trasporti (ferroviario) e strutture. Nei processi robotizzati delle lamiere sottili e acciai inox si utilizzano processi MIG/MAG e TIG, con la dotazione di sensori particolari come telecamere laser. La media degli impianti si è spostata su asset dai valori più alti poiché, oltre alla portata dei singoli posizionatori, anche il numero di assi gestiti dal robot è aumentato. Insieme alle operazioni di saldatura, la robotica ha trovato nell’ambito della lamiera uno spazio applicativo riguardante piegatura, asservimento di punzonatrici o macchine di taglio laser. Applicazioni che richiedono una elevata flessibilità, supportate da pacchetti di programmazione offline, che permettono di minimizzare i tempi di programmazione stessi e garantire un’alta flessibilità alle isole di lavoro. Un esempio può essere l’integrazione tra il programma di taglio della lamiera (nesting) in stazioni plasma o laser e le sequenze che il robot di prelievo dei pezzi tagliati deve generare di conseguenza. L’interazione uomo-macchina concreta aprirà ulteriori scenari, che vedranno i sistemi automatizzati ancora più flessibili, sempre nell’ottica della smart factory e dell’Industry 4.0».

Settori e applicazioni

Trend confermati da Alessandro Redavide di Yaskawa Italia, che evidenzia come si stiano ampliando le possibilità di impiego dei robot. «Sono effettivamente molto varie le tipologie di applicazione che i robot possono supportare nel mondo della lavorazione della lamiera, a partire dall’asservimento e movimentazione fino alla verniciatura, senza trascurare piegatura, assemblaggio e gestione dei trattamenti superficiali.Come Yaskawa Italia siamo tuttavia riconosciuti tra i leader in particolare nei processi di saldatura, sia ad arco sia a spot. Certamente queste competenze sono state e sono ancora oggi utilizzate nel settore automotive, uno dei nostri mercati di riferimento storici, ma trovano applicazione anche in tantissimi altri ambiti, per esempio per la realizzazione di mezzi agricoli, porte blindate e sostegni per cantieri edili. La saldatura ad arco di macchine agricole (macchine agricole come trattori/mietitrici e loro cabine, rimorchi di ogni tipo, seminatrici, aratri, trivelle, irroratrici, imballatrici per fieno e pale) ed edili è uno dei principali campi in cui trovano applicazione i nostri robot Motoman, tant’è che i produttori più rinomati si affidano ai nostri sistemi di saldatura per ottenere i migliori risultati nei loro processi produttivi. Uno studio recente ha inoltre evidenziato come la pandemia di CoViD-19 e i correlati lockdown abbiano spinto le persone a cercare nuovi hobby o attività di svago tra cui il giardinaggio: questo per esempio ha portato a un’impennata nella produzione e vendita di macchine per il taglio del prato. Un altro settore in rapido sviluppo è quello relativo della mobilità elettrica. La produzione di veicoli elettrici a due e quattro ruote è in fortissima crescita e porta con sé le necessità tipiche dell’automotive ma non solo: basti pensare anche alle lavorazioni necessarie a predisporre gli elementi delle batterie».

Una particolare tipologia di applicazione viene evidenziata da Simone Farruggio, Factory Automation Division di Mitsubishi Electric. «Gli ultimi cinque anni hanno visto una notevole crescita del comparto su scala mondiale, il numero di robot adottati annualmen te dalle aziende continua a crescere nonostante condizioni di incertezza per differenti mercati. Tra le realtà più attive nell’adozione di soluzioni robot ritroviamo le aziende dedicate alla lavorazione della lamiera, settore dove nuove tecnologie innovative stanno gradualmente sostituendo le tradizionali operazioni di taglio, piegatura, saldatura e finitura. La maggior sensibilità su tematiche ambientali e la necessità di rimanere competitivi sul mercato hanno portato le aziende del comparto a interrogarsi su quali tecnologie abbiano un minore impatto sull’ambiente e a virare su soluzioni robot integrate con tecnologie laser. Sulla base della nostra esperienza applicativa, diverse aziende hanno individuato nel processo di rimozione ruggine il target ideale per implementare soluzioni congiunte robot e laser. Il processo prende il nome di “laser cleaning” e vede protagonista il robot che, grazie a una sorgente laser, esegue un’operazione di finitura tramite ablazione per rimuovere gli elementi contaminanti, garantendo un basso impatto ambientale e preservando il materiale da possibili alterazioni. In generale, per molte realtà industriali la robotica rappresenta ormai un vantaggio competitivo indispensabile in un numero sempre maggiore di attività, tra le quali ritroviamo marcatura, piegatura, movimentazione e assemblaggio, dove operazioni di alta precisione e supervisione si integrano perfettamente in un’unica cella robotica e la precisione dei robot Melfa di Mitsubishi Electric risulta un fattore chiave per la qualità del processo».

Arrivano i cobot

Peter Lange di Omron Europe introduce il tema della robotica collaborativa. «Il settore delle lavorazioni in lamiera sta vivendo una fase di profondo mutamento e l’innovazione in questo campo è a tutto tondo. Dopo i fermi produttivi dell’anno scorso e la necessità di recuperare le produzioni di semilavorati, la domanda di soluzioni innovative nell’ultimo periodo si è caratterizzata per una forte richiesta di robot collaborativi che affianchino l’operatore nella saldatura di precisione. Omron, specializzata in automazione industriale, e AWL, costruttore di macchine high tech, hanno unito le forze e studiato Qube. Simile a una cella robot di saldatura, è un robot con torcia di saldatura che opera tra quattro pareti e include una piattaforma girevole con due lati di lavoro e un’unità di estrazione per eliminare i fumi della saldatura. Grazie alla programmazione rapida e semplice del cobot, l’installazione e la messa in produzione non necessitano del coinvolgimento di alcun programmatore. Un saldatore manuale certificato, infatti, può istruire e programmare il cobot in autonomia. Un operaio può poi portare avanti il processo di produzione in sicurezza, mentre l’esperto di saldatura applica le sue conoscenze al prodotto successivo evitando l’interruzione di produzione e aumentando l’efficienza globale del cobot; la macchina è pertanto altamente adatta per l’utilizzo della stessa cella per saldare una gamma di prodotti in rapida evoluzione che prevedono tempi di consegna sempre più ridotti».

Il primo giro di interventi si conclude con Andrea Casari di Sinta, che ci offre una fotografia attuale dell’impiego dei robot in tutte le declinazioni, industriali e cobot. «Oltre vent’anni fa noi di Sinta abbiamo creduto all’automazione di fabbrica per movimentazioni di piccola taglia introducendo assi elettrici controllati di IAI sul mercato italiano, così come i robot Scara di Epson. L’idea che nel tempo si è consolidata nel mercato della produzione di fabbrica è che automatizzare e rendere più veloci i processi ad alta cadenza o ripetitivi e monotoni aiuta i reparti produttivi a implementare la qualità delle mansioni affidate agli operatori, oltre che la produttività di fabbrica. Oggi il mercato dei robot tradizionali è in sviluppo, ma è maturo e l’attenzione si volge da un lato a far fare al robot cose nuove, come il bin picking, dall’altro a sperimentare robot di nuova concezione, chiamati collaborativi, il cui intento è quello di lavorare in collaborazione con l’essere umano, senza che siano necessarie le tradizionali barriere di protezione. Si abbassano le velocità, si arrotondano gli spigoli, si semplifica la programmazione rendendola facile quasi come uno smartphone e per questo la si rende accessibile anche ai meno esperti. Così facendo si ampliano notevolmente non solo i settori di impiego, ma gli stessi ambiti e in ultima istanza i fruitori. I settori dell’automotive e dell’elettronica sono i più impegnati dalla robotica tradizionale, così anche l’automazione di processi medicali e farmaceutici e il food & beverage, ma le operazioni di movimentazione in genere nel manifatturiero, la manipolazione e l’assemblaggio stesso vedono affiancarsi anche la robotica collaborativa».

Prodotti e servizi

Questi dunque i trend del settore, ma quali sono i prodotti e i servizi offerti dai fornitori di robot per supportare i propri clienti? A rispondere per primo è Andrea Casari di Sinta. «Sinta è presente sul mercato con assi lineari, robot cartesiani, robot da tavolo, robot collaborativi, robot Scara e robot antropomorfi, col preciso scopo di mettere a disposizione un portfolio prodotti ampio e diversificato che risolva efficacemente le molteplici problematiche del variegato mondo dell’automazione industriale. Sono tre i nostri partner: le nipponiche IAI Corporation e Seiko Epson Corporation rispettivamente per la robotica lineare e per la robotica Scara e antropomorfa, e la taiwanese Techman, TM Robot, per la robotica collaborativa. Si tratta di realtà note e accomunate dalla particolare attenzione alla qualità di prodotto, all’affidabilità, flessibilità ed efficienza. Ma oltre o in più rispetto ai prodotti c’è il team di Sinta che si impegna a fornire un servizio ad alto valore aggiunto, di grande vicinanza al cliente, orientato a tutto tondo alla robotica, dall’iniziale studio di fattibilità alla manutenzione, dall’assistenza software alla formazione del personale allo sviluppo software e alla sua programmazione ».

L’importanza di abbinare prodotti di qualità e un service all’altezza è un concetto ripreso anche da Peter Lange di Omron Europe. «La famiglia di robot collaborativi Omron trova molteplici applicazioni nel mondo della lavorazione della lamiera, oltre che per la saldatura ad alto mix e basso volume. I cobot Omron TM sono ideali, per esempio, per il pick&place di parti metalliche, l’assemblaggio e le applicazioni di manutenzione delle macchine, specialmente se si tratta di casi in cui operatori e cobot devono lavorare insieme nella stessa area. Soprattutto per quanto riguarda l’Italia, dove queste lavorazioni in lamiera sono prevalentemente effettuate da micro e piccole imprese, è fondamentale potere offrire una consulenza mirata in fase di prevendita, analizzando a tutto tondo le specificità della singola azienda. Al fianco di queste attività di consulenza, i tecnici Omron hanno compiuto uno sforzo tecnico decisivo nel rendere i cobot dei prodotti plug&play. Questa caratteristica ha ricadute decisive sul servizio di post vendita che può affiancare l’imprenditore nello sfruttare al meglio la versatilità e la flessibilità del cobot, piuttosto che concentrarsi sull’avvio della produzione per la quale l’investimento in cobot è stato effettuato».

Sfruttare la digitalizzazione

Simone Farruggio, Factory Automation Division di Mitsubishi Electric, pone l’accento sull’evoluzione delle tecnologie digitali. «Le soluzioni robot di Mitsubishi Electric sono caratterizzate da tre pilastri concettuali: intelligenza, integrazione e sicurezza. L’intelligenza è rappresentata da Maisart, brand che identifica una tecnologia proprietaria focalizzata sull’analisi di big data e sullo sviluppo di algoritmi di IA (Intelligenza Artificiale) che vengono successivamente implementati e messi al servizio dei robot Melfa, abilitando funzioni “intelligenti”. In termini di integrazione, la proposta robot presenta una soluzione di interconnessione a matrice che consente la gestione orizzontale di informazioni tra le workstation tramite la piattaforma IQ-R, ma anche di sviluppare un flusso di dati verticale tra il livello di produzione e i database IT grazie a soluzioni di Edge Computing. Il concetto di sicurezza, invece, è basato su un approccio collaborativo completo, struttura to secondo differenti livelli di collaborazione e definiti sulla base del tempo di interazione operatore-robot e la produttività della linea. Mitsubishi Electric garantisce inoltre supporto tecnico durante la fase preliminare del progetto; grazie al software di programmazione e simulazione RT Toolbox 3 è possibile eseguire studi di fattibilità per determinare performance e tempo ciclo dell’applicazione. Infine, è possibile per le aziende interessate ottenere un’estensione della garanzia sui robot acquistati grazie ai nuovi programmi di manutenzione Melfa Care».

Completare i robot con una serie di funzionalità è la strada da percorrere secondo Alessandro Redavide di Yaskawa Italia. «La nostra proposta comprende tutto il necessario per la saldatura, dai robot di saldatura speciali ai posizionatori e ai sistemi a portale, fino a soluzioni complete e personalizzate. La tecnologia multirobot consente il coordinamento completamente sincronizzato di un massimo di 8 robot (o 72 assi) con un singolo controller. Ma il controllo coordinato non è l’unico modo in cui l’impiego di soluzioni robotizzate può incidere positivamente sulla qualità della saldatura. Un ruolo primario lo giocano anche le soluzioni in grado di rilevare eventuali anomalie nei bordi di saldatura e adeguare in automatico i parametri di lavorazione. Si tratta di un elemento importante per perseguire l’efficientamento delle lavorazioni anche dal punto di vista economico. A tal fine, Yaskawa mette a disposizione due soluzioni particolarmente interessanti, destinate a svolgere la stessa funzione ma in contesti operativi distinti: Comarc Arc Sensor e il sistema segui giunto laser. Tra le famiglie di punta segnaliamo invece i robot Motoman AR e SP: i primi offrono prestazioni accurate soprattutto per le elevate esigenze delle applicazioni di saldatura ad arco. Con campi di lavoro da 700 a 3.124 mm, questi robot supportano la saldatura di molti tipi di pezzi e montano un’ampia varietà di attrezzature per saldatura e taglio. La serie SP è invece costituita da robot ad alta velocità, potenti, flessibili e altamente affidabili che offrono prestazioni rapide e precise per le applicazioni di saldatura a punti».

Service di prim’ordine

Maurizio Ravelli di Tiesse Robot sottolinea l’importanza di affiancare il cliente con prodotti e servizi di qualità. «Il portafoglio produttivo che Tiesse Robot mette a disposizione della propria clientela varia dalle soluzioni standard per celle robotizzate, aventi portata fino a 1000 kg cioè 1 t, alle isole espressamente progettate e calibrate sulle esigenze del cliente, quindi customizzate, con l’utilizzo di uno o più robot che possono essere montati anche su unità di traslazione aerea e dotate di sensori particolari come telecamere laser per processare i manufatti, ambito in cui Tiesse è integratore di riferimento per la fornitrice canadese Servo-Robot. Oltre alla fornitura dei prodotti, Tiesse Robot è particolarmente attenta al servizio pre e post vendita. Abbiamo un team di tecnici di comprovata esperienza che assicurano interventi rapidi e risolutivi, anche facendo ricorso a pacchetti di assistenza remota via web. Inoltre, a disposizione dei clienti, abbiamo un Service Center computerizzato per lo stoccaggio dei ricambi che inclu de il collegamento con la rete Kawasaki Robotics, di cui siamo partner ufficiale dal 1987 e di cui commercializziamo le macchine robot, per ottimizzare i tempi di risposta e la gestione delle scorte. Pacchetti di assistenza remota e contratti di manutenzione programmata sono personalizzabili a seconda dell’esigenza del cliente. Siamo quindi in grado di soddisfare qualsiasi necessità e di garantire la massima copertura, in termini di assistenza ai clienti, affiancandoli passo dopo passo nelle loro richieste di automazione».

Pier Paolo Parabiaghi di Fanuc Italia conclude la seconda tornata di interventi mettendo in mostra gli aspetti tecnici delle proprie soluzioni. «Prodotto di punta dell’offerta di robot Fanuc per la lavorazione della lamiera è sicuramente la serie di robot per saldatura ARC Mate. Con carichi fino a 20 chilogrammi ed estensioni del braccio fino a 2 m, questa serie è adatta a una vasta gamma di applicazioni che comprende saldatura ad arco, saldatura laser, brasatura e taglio. La gamma ARC Mate è composta di diversi modelli capaci di soddisfare svariate esigenze, ciascuno dei quali è dotato di utensili che ne aumentano la versatilità e contribuiscono a rendere più efficienti i processi. In particolare, il nuovo robot di saldatura ad arco ARC Mate 120iD costituisce un passo in avanti in termini di portata, spazio di lavoro ed efficienza di utilizzo (grazie al controllo intelligente da R30iB Plus, caratterizzato da 1GB di DRAM e CPU più veloce) rispetto ai predecessori della serie ARC Mate. Questo robot offre un payload di 25 kg e 6 assi di movimento. Mostra un’agilità ottimizzata riuscendo a raggiungere la prossimità del basamento in fase di movimento, con incremento dell’area di lavoro effettiva grazie all’assenza di interferenze, ed è quindi ideale per la saldatura delle dime ristrette. La nuova tecnologia di trasmissione consente di raggiungere velocità assi significativamente più elevate, con ripetibilità di ±0,02 mm. Il robot è completo di funzione di guida a mano, grazie alla quale l’operatore può insegnare al robot stesso in tutta sicurezza traiettorie complete da eseguire (o parti specifiche di queste) semplicemente ruotando la leva montata sulla pinza del robot e premendo un pulsante. ARC Mate 120iD è inoltre provvisto di ZDT Zero Downtime, la funzionalità AI che attiva il monitoraggio da remoto del robot per  un’accurata pianificazione della manutenzione e minori tempi di fermo».