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Soluzioni modulari per rispondere in modo flessibile ai continui cambiamenti dei mercati industriali

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Intervista a Francesco Goi, Tecnofirma

L’esperienza maturata nello sviluppo di impianti modulari per i motori elettrici automotive rappresenta oggi un patrimonio strategico di Tecnofirma: le stesse logiche di flessibilità, scalabilità e convertibilità vengono applicate anche alla progettazione e produzione di impianti modulari per la verniciatura. La modularità diventa così un paradigma trasversale, capace di rispondere all’incertezza dei mercati industriali contemporanei con soluzioni più resilienti e sostenibili nel tempo.

Con 70 anni di esperienza nell’impiantistica per il lavaggio industriale e la verniciatura, Tecnofirma ha saputo evolvere il proprio know-how entrando nel settore dell’impregnazione dei motori elettrici per l’automotive. La spinta principale è stata l’adattamento a un mercato in rapido cambiamento, caratterizzato da forte incertezza sui volumi produttivi: sempre più spesso le linee venivano progettate su numeri teorici che talvolta si concretizzavano, talvolta no. Le previsioni sono diventate instabili e gli investimenti rigidi si sono rivelati rischiosi.
Da questa consapevolezza è nata una nuova soluzione: l’impianto modulare. Un concetto completamente diverso rispetto alle linee tradizionali, basato su moduli standard replicabili e scalabili, che consentono di adeguare nel tempo la capacità produttiva, riconvertire l’impianto a nuovi prodotti e persino riallocare i moduli tra stabilimenti diversi a livello globale.
Per approfondire questa evoluzione dell’impiantistica abbiamo intervistato Francesco Goi, direttore generale di Tecnofirma.

Siete riconosciuti come leader mondiale in una tipologia molto specifica di impianti, quelli per l’impregnazione dei motori elettrici. Come nasce questa specializzazione?
Nasce da molto lontano. La nostra azienda ha 70 anni di storia nell’impiantistica, in particolare in due settori molto specifici: il lavaggio industriale e la verniciatura. Sono due mondi che, pur sembrando affini, hanno in realtà know-how molto diversi. La verniciatura richiede competenze legate alla gestione dei fluidi, dei vapori, dei forni, delle cotture; il lavaggio, invece, è fortemente orientato all’automazione, alla meccanica e alla movimentazione di pezzi a ritmi molto serrati.
Nel tempo ci siamo resi conto che, in alcuni casi, era possibile mettere insieme queste competenze per affrontare mercati limitrofi a entrambi.

Quando avete colto l’opportunità di entrare nel settore dell’impregnazione dei motori elettrici?
Abbiamo iniziato a guardare a questo ambito intorno al 2000, ma la vera accelerazione è arrivata nel 2012. In quel momento abbiamo individuato un’opportunità concreta: combinare il know-how maturato nel lavaggio e nella verniciatura per sviluppare un nuovo prodotto, appunto l’impianto per l’impregnazione dei motori elettrici.

Per chi non è del settore, in cosa consiste esattamente l’impregnazione di un motore elettrico?
L’impregnazione è un processo fondamentale per i motori elettrici. Si applica una resina sullo statore e sul rotore. Questa resina ha una doppia funzione: da un lato fornisce un secondo isolamento elettrico, dall’altro garantisce compattezza strutturale.
La compattezza è essenziale perché, durante il funzionamento, statore e rotore sono soggetti a vibrazioni e movimenti. Senza un’adeguata impregnazione, i conduttori possono sfregare tra loro, danneggiare l’isolamento e portare a cortocircuiti, compromettendo l’affidabilità del motore.

In che modo siete riusciti a integrare le vostre competenze storiche in questo nuovo ambito?
È stato un lavoro di integrazione molto naturale. Dal mondo del lavaggio abbiamo portato tutta la parte di automazione, meccanica e movimentazione dei pezzi. Parliamo di linee automatiche in grado di gestire cicli continui e ritmi produttivi elevati.
Dal mondo della verniciatura, invece, abbiamo trasferito la competenza nella gestione dei fluidi. Una resina, per certi aspetti, si comporta in modo simile a una vernice: va gestita, dosata, controllata dal punto di vista delle emissioni, che devono essere trattate in sicurezza.
Poi c’è tutto il tema della cottura. Prima e dopo l’applicazione, lo statore deve essere portato a temperatura, mantenuto per il tempo necessario affinché la resina polimerizzi correttamente, e infine raffreddato. Nella progettazione dei forni abbiamo quindi combinato elementi tipici di entrambe le tecnologie.

Oggi come vi posizionate sul mercato con questa proposta?
Noi ci proponiamo quando il cliente non cerca un impianto tradizionale con semplice convogliatore, ma una linea automatica di nuova concezione. L’impregnazione è il caso più evidente, ma lo stesso approccio vale anche per la verniciatura: analizziamo le esigenze specifiche e sviluppiamo soluzioni integrate, sfruttando la contaminazione tra le nostre competenze.

Può farci un esempio concreto di questa innovazione?
Certamente. Un esempio è il forno a campana. Nel mondo della verniciatura è una soluzione molto conosciuta, ma al di fuori di quel settore è meno diffusa. Noi l’abbiamo proposta anche per l’impregnazione.
Non si tratta del classico “fornone” da verniciatura, ma di una soluzione molto compatta, che si sviluppa in altezza e occupa un’impronta a terra molto limitata. Inoltre, offre vantaggi importanti dal punto di vista energetico, perché consente di contenere il volume riscaldato e quindi il consumo di energia.
Sono concetti ben consolidati per chi opera nella verniciatura, ma quando li presentiamo a clienti che non hanno esperienza in quel settore, spesso rappresentano una novità significativa.

Possiamo dire quindi che la vostra forza è proprio la capacità di unire competenze diverse?
Esattamente. La nostra leadership nasce proprio dalla capacità di integrare due mondi tecnici distinti e trasformarli in una proposta innovativa. È questa contaminazione tra lavaggio e verniciatura che ci ha permesso di diventare un punto di riferimento a livello mondiale nell’impregnazione dei motori elettrici.

Quanto ha inciso il cambiamento del mercato automotive in questa scelta?
Tantissimo. Storicamente, nel lavaggio industriale eravamo fortemente concentrati sul motore a combustione: teste, basamenti, alberi, sottobasamenti. Direi che circa il 70% dei nostri impianti di lavaggio era dedicato a quei componenti.
A un certo punto abbiamo capito che il motore a combustione sarebbe andato in difficoltà e che il motore elettrico avrebbe preso sempre più spazio. Era vitale muoversi per tempo.
In realtà i primi impianti d’impregnazione li avevamo già realizzati intorno al 2000, molto simili agli impianti di verniciatura. Poi, tra il 2008 e il 2012, abbiamo sviluppato linee molto più automatizzate e performanti. Il vero successo commerciale è arrivato intorno al 2014. Nei primi anni eravamo un po’ “seminanti”, ma quella visione anticipata ci ha dato un vantaggio competitivo importante.

In questi anni avete anche diversificato le linee di prodotto?
Sì, perché le esigenze sono cambiate rapidamente. All’inizio del boom del motore elettrico si lavorava su motori cosiddetti “a filo”: statore e rotore erano avvolti con filo di rame tradizionale.
I primi grandi progetti li abbiamo realizzati per case automobilistiche molto importanti; il primo vero successo si è concretizzato con una casa automobilistica francese, a cui abbiamo fornito numerose macchine. In quel periodo la priorità era l’efficienza: occupare poco spazio, produrre grandi volumi, ottimizzare i numeri. Si pensava che il prodotto avrebbe avuto un ciclo di vita di dieci anni e che le macchine sarebbero rimaste a regime per lungo tempo.

Il mercato non è andato in quella direzione?
Non completamente. Il prodotto si è evoluto molto più rapidamente del previsto. Ti trovi a progettare una macchina per un certo tipo di motore e, nel giro di pochi anni, il motore cambia.
Si è passati dal motore a filo al motore con tecnologia “hairpin”, dove il filo di rame è stato sostituito da barre sagomate. Questo tipo di motore ha conquistato il mercato perché offre prestazioni migliori, ma è molto più complesso da impregnare. Il processo richiede maggiore flessibilità e un controllo molto più sofisticato.

Cosa cambia, dal punto di vista tecnico, nell’impregnazione di questi nuovi motori?
Se semplifichiamo al massimo: lo statore è un cilindro metallico, chiamato pacco lamellare, attraversato da fili di rame. Nei motori a filo avvolto, il rame è raggruppato in matasse. Nei più moderni hairpin, il circuito rame è composto da forcine, barre infilate da un lato e saldate dall’altro. In ingresso e uscita dal pacco ci sono le estremità in rame. Questa geometria più complessa rende più difficile la penetrazione uniforme della resina. Per garantire un filling factor ottimale (ovvero il riempimento dello slot) bisogna calibrare con precisione l’erogazione della resina, gestirne la temperatura, la viscosità, e dare allo statore la possibilità di inclinarsi, aumentare la velocità di rotazione, a tratti invertirla. Con questi accorgimenti non si ha più una macchina pensata solo per fare numeri, ma una piattaforma flessibile, capace di adattarsi all’evoluzione continua del prodotto.

Intanto il mercato è cambiato ancora.
Sì, ed è cambiato in modo ancora più radicale. Ci si è accorti che si progettavano linee produttive su numeri teorici che talvolta si concretizzavano, talvolta no. Le previsioni sono diventate estremamente incerte. A quel punto abbiamo sviluppato una nuova soluzione: l’impianto modulare. Un concetto completamente diverso.

In cosa consiste?
È un impianto composto da moduli identici. Il cuore della macchina di impregnazione è modulare: il cliente può partire con uno, due, tre, quattro moduli – anche otto – in funzione della cadenza produttiva richiesta.
Se il mercato cresce, può aggiungere moduli. Se cambia prodotto, può riconvertirli con interventi minimi. Questa soluzione è stata brevettata. Noi non eravamo abituati a brevettare molto, ma avendo investito così tanto in ricerca abbiamo deciso di proteggere tutto ciò che era possibile.

Questa modularità deriva dalla vostra esperienza nel lavaggio?
In realtà no, è un approccio nato proprio dall’incertezza del mercato del motore elettrico. È un settore in cui nessuno ha certezze sul futuro, anche perché lo strumento regolatorio influenza fortemente le dinamiche di mercato. Oggi si parla di cambiamenti normativi in Europa, di possibili revisioni delle strategie… È un contesto in continua evoluzione. In una situazione del genere, tutti preferiscono investire in soluzioni scalabili e facilmente riconvertibili.
Siamo avvantaggiati da avere a disposizione un laboratorio interno, a disposizione anche dei clienti, che consente di sviluppare e personalizzare lo studio dell’impianto attraverso prove reali eseguite direttamente sui loro componenti specifici. È un elemento distintivo della nostra offerta, che permette di definire in modo puntuale e approfondito la soluzione tecnica più idonea alle esigenze produttive.
A questa opportunità si affianca un ulteriore valore aggiunto: il pre-montaggio delle macchine presso la nostra area collaudi interna, attività che consideriamo parte integrante della fornitura. In questo modo l’impianto viene testato e validato prima della spedizione, cosicché, una volta installato presso il cliente, sia immediatamente pronto per l’avvio della produzione.

Avete già esempi concreti di questo modello in funzione?
Sì, abbiamo fornito clienti in Cina, in Messico, in USA, Slovacchia, Svezia e in Germania con lo stesso concetto modulare. In alcuni casi i volumi reali si sono rivelati molto diversi da quelli inizialmente previsti.
Il cliente sta addirittura spostando i moduli da un continente all’altro per seguire la domanda. Questo dimostra quanto il modello sia efficace. Se una produzione si ferma, non butti via l’impianto: lo converti o lo riallochi.

C’è qualche controindicazione?
Una macchina flessibile e modulare costa un po’ di più rispetto a una soluzione rigida e super ottimizzata. Può occupare anche leggermente più spazio. Ma il risparmio si vede nel tempo, e non in dieci anni, spesso già in uno o due. Perché se il mercato cambia, non ti trovi con linee da centinaia di milioni ferme e difficilmente riattrezzabili. Nel motore elettrico abbiamo visto linee enormi stoppate dopo un anno. Riconvertirle è quasi impossibile.
Con una soluzione modulare, invece, puoi adattarti, spostare, riconvertire. Per grandi gruppi con stabilimenti in diverse aree del mondo, è un vantaggio strategico enorme.

Possiamo dire che la modularità è diventata un vostro nuovo paradigma?
Assolutamente sì. È un concetto che sta tornando anche nelle linee di lavaggio e di verniciatura. Ci siamo resi conto che la flessibilità non è un’opzione, ma una necessità strutturale.
Oggi il mercato premia chi è in grado di adattarsi rapidamente. E noi abbiamo deciso di costruire impianti che si adattino insieme ai nostri clienti.

Approfondimento
Il processo di impregnazione degli statori per motori elettrici è una sequenza di fasi strettamente controllate, in cui ogni parametro – temperatura, viscosità, tempi, rotazione – incide in modo determinante sulla qualità finale del componente.

Il ciclo inizia con il preriscaldamento dello statore, che viene portato a una temperatura tipicamente intorno ai 120 °C. Questo passaggio non serve solo a preparare il pezzo alla fase successiva, ma è fondamentale per garantire la corretta fluidità della resina e favorirne la penetrazione all’interno degli avvolgimenti.
Una volta raggiunta la temperatura target, lo statore viene messo in rotazione. Durante la rotazione la resina viene dosata in punti specifici secondo una “ricetta” precisa, studiata in funzione della geometria del componente e delle caratteristiche del materiale. La penetrazione della resina avviene per capillarità: grazie alla combinazione di temperatura, viscosità controllata e movimento, il materiale isolante riesce a infiltrarsi negli interstizi più critici del pacco lamellare e degli avvolgimenti in rame.
La gestione termica è cruciale: occorre controllare con precisione sia la temperatura del pezzo sia quella della resina. Per questo motivo, a monte del processo produttivo viene svolta un’intensa attività di laboratorio, volta a validare i parametri operativi – temperatura, viscosità, tempi di mantenimento – e a garantire che il comportamento della resina sia coerente con le prestazioni attese.
Dopo il dosaggio, lo statore continua a ruotare per consentire la fase di gelificazione. Ogni resina, infatti, richiede un determinato intervallo di tempo e una specifica finestra termica per iniziare a rassodarsi in modo controllato. Solo successivamente si passa alla fase di cottura vera e propria, ovvero alla polimerizzazione, che conferisce al materiale le sue caratteristiche meccaniche ed elettriche definitive. Il ciclo si conclude con il raffreddamento del pezzo. Le resine utilizzate possono essere poliesteri o epossidiche, materiali che, per molti aspetti, presentano analogie con le vernici industriali sia in termini di gestione dei fluidi sia di trattamento termico.

Con l’introduzione dei motori hairpin – caratterizzati da barre di rame sagomate anziché fili tradizionali – il processo si è ulteriormente evoluto. La geometria più complessa ha reso necessario un controllo ancora più raffinato dei parametri di impregnazione, poiché la distribuzione della resina e la penetrazione nei nuovi spazi risultano più critiche.
Per affrontare questa sfida è stata avviata una collaborazione di ricerca con il Politecnico di Milano, con l’obiettivo di analizzare scientificamente l’influenza dei diversi parametri sulla qualità dell’impregnazione e sulla velocità del ciclo. Questo lavoro ha fornito una base teorica solida, traducendosi in criteri progettuali più avanzati e in soluzioni tecnologiche ottimizzate.

Da questa evoluzione è nata una nuova generazione di impianti, progettata per offrire maggiore flessibilità di processo. La macchina sviluppata – denominata U-Line e successivamente brevettata tra il 2018 e il 2020, come l’impianto modulare, ultima evoluzione, anch’esso brevettato – consente di adattare con maggiore facilità il ciclo a diverse tipologie di statore e alle continue evoluzioni del prodotto. Oltre a garantire elevati standard qualitativi nell’impregnazione, permette di intervenire sui parametri senza dover riprogettare integralmente l’impianto, rispondendo così in modo efficace alla crescente variabilità del mercato globale del motore elettrico.