In Italia il parco macchine delle presse a iniezione sta progressivamente virando dall’idraulico all’elettrico. Olio? No grazie. Se da una parte la discriminante maggiore, nella scelta dell’una o dell’altra tecnologia, idraulica od elettrica, continua ad essere la potenza, ovvero la forza che si è in grado di esercitare per produrre i pezzi, dall’altra le aziende iniziano a chiedere macchine in grado di fornire flessibilità di configurazione e settaggio per trattare materiali a composizione polimerica variabile, dove la percentuale di plastica riciclata diventa sempre più frequente. «Per gli imprenditori l’investimento in una pressa elettrica permette di gestire le incertezze del futuro poiché in qualunque modo evolverà la domanda saranno in grado di gestirla», afferma Giacomo Barbieri, sales manager Robomachines di Fanuc.
Le presse 100% elettriche della multinazionale giapponese hanno a bordo un controllo numerico, alla stessa stregua di un qualunque altra macchina utensile. Fanuc è produttore anche di controlli numerici, oltre che di presse, macchine utensili e robot. Il che vuol dire riuscire ad avere un processo di stampa più preciso e accurato, essendo la tecnologia della macchina 100% made in Fanuc. Le macchine possono essere configurate come vere e proprie celle di lavoro, automatizzando attività tradizionalmente svolte dagli operatori. A bordo macchina, robot cartesiani, antropomorfi e collaborativi dotati di sistemi di visione per funzioni di montaggio e assemblaggio. E intelligenza artificiale.
Le logiche di machine learning rendono il processo ottimale grazie a un apprendimento automatico, con algoritmi che individuano il perfect match dei parametri di lavorazione per produrre il pezzo in linea con gli obiettivi di qualità desiderati. Attraverso sensori e lettura della corrente dei motori la macchina si adatta a una molteplicità di processi. Non meno rilevante il contributo in termini di efficienza energetica. Secondo quanto affermato da Fanuc, l’impiego di un sistema intelligente di recupero dell’energia riduce il consumo di elettricità fino al 70% rispetto ai modelli idraulici. Come dice Barbieri, «un pezzo prodotto con queste macchine è assolutamente competitivo rispetto alla media di mercato e di gran lunga inferiore a quello di una pressa idraulica». Ecco il nuovo mercato elettrico dello stampaggio a iniezione secondo Fanuc, che nel corso di Plast 2023 ha dimostrato l’efficienza di una cella Roboshot automatizzata con la robotica di ultima generazione.
Macchine con costo di manutenzione medio annuo di circa 550 euro
«Efficienza energetica, flessibilità operativa. Sono fattori oramai indispensabili per poter competere sui mercati, dice Barbieri. La produttività non dipende solo dalla velocità ma dalla qualità, dal minor numero di scarti e fermi macchina. Sono macchine con percentuali di scarto sempre più basse, il che vuol dire poter lavorare a 18 cicli / secondo a qualità ripetibile per migliaia di pezzi».. «E’ la tecnologia che appartiene al nostro dna ingegneristico di costruttore di controlli numerici. L’evoluzione nell’ambito delle presse è stata sempre orientata all’elettrico. Siamo stati dei precursori. Le abbiamo iniziate a produrre negli anni ottanta, ma la vera domanda è arrivata a partire dagli anni duemila», dice Barbieri.
Efficientamento energetico, sostenibilità. I nuovi driver di mercato che si vanno affermando a livello globale stanno alimentando la crescita di questa tecnologia. «Abbiamo abbonamenti di service che estendono la garanzia a 5 anni, che è il tempo medio di ammortamento di una pressa. Con un funzionamento a costi certi diamo la possibilità di simulare la redditività e, quindi, il ritorno dell’investimento, aggiunge Barbieri. In base a dati raccolti dalle presse in utilizzo presso molti dei nostri clienti europei è emerso che il costo medio di manutenzione di una nostra macchina si aggira intono ai 550 euro l’anno, mentre il fattore Mtbf (ovvero il tempo medio che intercorre fra i guasti) è di 9,4 anni. Un dato importante perché un imprenditore possa prendere una decisione di acquisto nel modo più informato e corretto possibile».
Macchine elettriche per uno stampaggio di precisione con materiali a polimeri variabili
Considerate le nuove normative imposte dall’Europa, che spingono a utilizzare materiali con grandi percentuali di polimero riciclato, con resa e comportamento diverso dalla plastica tradizionale, avere una pressa elettrica inizia a rappresentare un vantaggio competitivo importante. Cambiano gli oggetti che si producono. Nell’illuminotecnica, nell’automotive, nei prodotti per la casa. La qualità superficiale è tutto e la pressa elettrica è la macchina che più garantisce uno stampaggio di precisione. «Vero, la macchina elettrica non potrà mai avere le prestazioni estreme di una macchina idraulica, osserva Barbieri. Si dovrebbero avere motori monster che consumano troppa energia elettrica, del tutto inutile. Ma se guardiamo alla tipologia di prodotti che vengono oggi stampati, come contenitori plastica del food, siringhe in ambito medicale, possiamo affermare che circa il 70% dei prodotti in circolazione possono essere stampati con presse full electric».
Robot cartesiani, antropomorfi, collaborativi. Le celle di lavoro integrate per gestire operazioni di stampaggio e assemblaggio
La pressa Roboshot di Fanuc può integrare un qualunque tipo di robot per asservire lo stampaggio. I pezzi vengono manipolati con cura e molto velocemente grazie a robot cartesiani o antropomorfi e a cobot coadiuvati da sistemi di visione per operazioni di montaggio e assemblaggio. Un esempio è la pressa che è stata installata presso Plast 2023, dove il cobot Crx esegue l’incastro di due mattoncini giocattolo. Un’operazione complessa. Per una perfetta esecuzione si devono infatti calibrare perfettamente le forze in gioco, pressione e spinta. La macchina dispone di una doppia soluzione di automazione: lo scarico della pressa viene effettuato dal robot cartesiano e a bordo macchina, il robot collaborativo equipaggiato con sistema di visione si occupa del montaggio dei mattoncini e del passaggio alla macchina per la serigrafia dell’eventuale logo.
Robot che interagiscono con la pressa per realizzare una produzione continua. E intelligenza artificiale
Le presse di Fanuc abilitano processi produttivi che possono essere ripetibili ed eseguiti anche in assenza di personale, ad azienda chiusa. Una produzione a luci spente con processi visionati da remoto e sistemi programmabili a distanza. «L’operatore non ha più un ruolo passivo, ma attivo. I movimenti del robot possono essere impostati muovendo il braccio, una logica di autoapprendimento che abbatte le barriere di conoscenza degli operatori, vero grosso problema con cui si confrontano la maggior parte delle imprese italiane», racconta Barbieri. Autoapprendimento, campionamento di dati e informazioni del processo di qualità.
«Tutte le variabili sono sotto controllo per avere una macchina al massimo delle sue potenzialità», aggiunge Barbieri. L’obiettivo non è solo stampare nel minor tempo possibile, e quindi velocità, ma riuscire a individuare la parametrizzazione per eseguire l’iniezione con il minimo dispendio energetico. «L’efficienza si raggiunge adoperando la minor forza possibile per eseguire un determinato processo alla qualità desiderata. Nessun sovradimensionamento. La macchina andrà a ridurre le spinte, modificare il processo, fino a trovare la condizione operativa ottimale. Ed è l’algoritmo che trova l’equazione ottimale per realizzare le migliori performance», spiega Barbieri
Automazione a controllo numerico, condition monitoring e manutenzione predittiva
Come detto in precedenza le macchine Fanuc per lo stampaggio a iniezione utilizzano la tecnologia di precisione a controllo numerico tipica delle operazioni di tornitura e fresatura e la applica allo stampaggio a iniezione elettrica. «Questo vuol dire poter avere una maggiore accelerazione, massima precisione di movimento e tempi di ciclo estremamente brevi per produrre grandi quantità di componenti a qualità costante», spiega Barbieri. Indipendentemente dal numero di parti prodotte, la velocità di iniezione rimane invariata. Un processo completamente automatizzato sul quale è possibile effettuare un condition monitoring per una manutenzione predittiva, grazie al tool Roboshot LINKi 2. All’interno di un sito produttivo, macchine e sistemi interconnessi, presse e robot, possono inviare informazioni sul proprio stato di funzionamento per verificarne l’efficienza ed eventualmente procedere a interventi manutentivi. Informazioni che servono anche ai responsabili di reparto e della fabbrica nel prendere decisioni operative, programmando le diverse attività con una logica di massima produttività e flessibilità.
«Collegando le macchine alla rete aziendale si può avere una diagnostica in tempo reale per risolvere immediatamente gli allarmi, visualizzando le cause di un guasto attraverso un diagramma hardware in cui sono evidenziati i componenti coinvolti nel malfunzionamento», aggiunge Barbieri. Inclusi nel monitoraggio anche i dati istantanei delle prestazioni della macchina e la cronologia di tutto il ciclo di vita. «Con la manutenzione predittiva si monitorano le condizioni di lavoro delle macchine per determinarne la corretta manutenzione, ottenendo una riduzione complessiva dei costi nel lungo termine. Questo metodo di gestire la macchina durante il suo ciclo di vita consente di prevedere in modo attendibile i guasti molto prima che possano comportare tempi di fermo produzione», afferma Barbieri. Servizi di monitoraggio che vengono estesi a tutte le componenti robotiche integrate alla macchina. Robot cartesiani, antropomorfi e collaborativi possono essere monitorati attraverso piattaforme software IoT alla stessa stregua con cui si controlla il funzionamento di un qualsiasi asset di una linea produttiva.
Elettrico uguale più sostenibilità e riduzione del carbon footprint
«Il processo oleodinamico, dato l’alto numero di variabili associate, è più difficile da controllare. Il materiale si comporta infatti in modo diverso nel tempo poiché l’olio si scalda, cambia viscosità, andando a incidere sul comportamento della pressa, dice Barbieri. Nulla di tutto questo accade invece in una pressa elettrica. La tecnologia elettrica risulta quindi più pulita di quella idraulica, il che rende questo progresso importante per settori come quello medicale, in cui l’assenza di particolato e vapori in ambienti puliti è fondamentale. La riduzione dell’impronta di carbonio è inoltre possibile grazie all’eliminazione del trattamento e dello smaltimento dell’olio, mentre non è necessario l’uso di acqua per raffreddare l’impianto idraulico, poiché le macchine utilizzano il raffreddamento ad aria. Infine, sono facilmente configurabili per lo stampaggio con materiali biodegradabili, offrendo così un contributo per il superamento del problema della plastica monouso».
