Estratto della relazione presentata durante i P&E Coating Days da
Alessandro Molé, Verind-Dürr
In che modo la catena di fornitura risponde alle esigenze dei costruttori di veicoli? In questa presentazione, l’autore illustra le ultime tecnologie di applicazione sviluppate nel settore automotive e la loro applicazione in ambiti affini, al fine di ottimizzare l’applicazione dei rivestimenti in contesti in cui si ricerca la flessibilità necessaria per ottenere la massima personalizzazione
L’obiettivo di questa presentazione è mostrare come l’innovazione concepita per il mondo dei produttori automotive OEM possa trovare il suo posto in ambito industriale, applicazioni di piccola scala e massima personalizzazione nelle applicazioni industrializzate.
Verind fa parte del gruppo Dürr (divisione automotive, che si occupa anche dell’industria). Nel nostro caso, oltre alle scocche automobilistiche e all’industria – cioè a tutto ciò che non è scocca e si ottiene con supporti di ogni tipo – ci occupiamo anche di trattamento delle acque, sistemi a membrana, ultrafiltrazione e nanofiltrazione.
In questo articolo analizziamo quattro diverse tecnologie di gestione e applicazione delle vernici – che, tra l’altro, vengono impiegate quasi tutte in Zanasi, dunque in campo auto – e come queste tecnologie si siano successivamente estese al settore industriale.
Atomizzatori a coppa
Utilizzano un concetto diverso da quello dei sistemi di spruzzatura convenzionali – pneumatici, misto-aria o airless -, ciascuno dei quali è adatto a diversi tipi di finitura e viene impiegato per applicare diversi tipi di vernice.
Gli atomizzatori a coppa, invece, utilizzano il principio dell’azione centrifuga per formare filamenti di vernice che poi si disperdono in goccioline sottili. Questo principio ha dimostrato di essere in grado di formare uno strato di prodotto con una finitura decisamente superiore a quella ottenuta con tutte le altre tecnologie menzionate.
Nel caso degli atomizzatori a coppa, è possibile utilizzare o meno il principio dell’applicazione elettrostatica.
Di fatto, oggi lo stato dell’arte della nostra proposta è rappresentata da una coppa elettrostatica (EcoBell 4) in grado di soddisfare tutte le esigenze nel settore automotive, nella verniciatura di interni ed esterni (in un’unica stazione) e di parti plastiche, con prodotti monocomponenti e bicomponenti, a base solvente (carica diretta) o a base acqua (carica esterna).
Rispetto alle versioni precedenti, questa coppa integra:
- la tecnologia RFID, che permette di monitorare il ciclo di vita di ciascuno dei suoi componenti
- sensori di vibrazione, che rilevano eventuali squilibri delle turbine e, quindi, consentono di individuare in anticipo un possibile problema di affidabilità del suo funzionamento.
Inoltre:
- è stato analizzato e definito l’angolo di atomizzazione ottimale affinché la coppa garantisca la massima “raggiungibilità” della superficie durante l’applicazione
- permette di avere sempre 4 prodotti pronti da erogare, consentendo il cambio di colore in tempi molto rapidi, dell’ordine di 2 secondi
- è stato progettato e integrato un innovativo sistema di carica elettrostatica esterna intercambiabile automaticamente. Normalmente, la pulizia periodica degli elettrodi esterni – necessaria anche in caso di cambio di colore – richiede l’arresto dell’impianto, affinché l’operatore possa entrare nella cabina e pulire gli elettrodi. Con il cambio automatico, l’arresto dell’impianto viene completamente eliminato
- sono stati analizzati diversi parametri per ottenere efficienze di trasferimento superiori rispetto alle versioni precedenti (tecnologia HTE). Si è agito sia sull’aria che gestisce il getto di vernice (shaping-air), sia sulle velocità di rotazione e sull’alta tensione applicata, per ottenere, su superfici piane, un’efficienza di trasferimento intorno al 98%.
Tutto ciò ha costituito la base per consentire il trasferimento di questa tecnologia anche a diversi settori industriali (Ecobell 2 SL), che possono così trarre vantaggio dalle sue principali caratteristiche di qualità di finitura ed efficienza di trasferimento. Quest’ultimo aspetto si traduce in risparmio di prodotto verniciante, riduzione dei tempi di manutenzione della cabina e risparmio energetico. Dal punto di vista energetico, ad esempio, è possibile ridurre significativamente la velocità dell’aria di lavaggio della cabina da 0,5 a 0,3 m/s.
Inoltre, la coppa consente di ottenere tempi di ciclo più brevi rispetto a quelli ottenibili con le pistole.
Ancora, rispetto alle versioni tradizionali delle coppe, la programmazione del robot risulta semplificata, poiché l’applicazione “tonda” non richiede la rotazione dell’atomizzatore per garantire la raggiungibilità (della vernice sulla superficie).
In quali settori industriali abbiamo già esperienza nell’applicazione della coppa EcoBell 2 SL? Nella verniciatura di vetro, legno, plastica, nell’industria generale, aerospaziale e ferroviaria.
Nella fig. 12 si vede la configurazione installata per le bottiglie di vetro, dove un solo atomizzatore rotante ad alta velocità, in posizione fissa, ha sostituito 4 pistole. I pezzi passano ruotando ad alta velocità (14 m/s) davanti all’atomizzatore. Il consumo di prodotto, a base acquosa (carica esterna) in un’ampia gamma di colori, è stato ridotto di circa il 33%, e l’aria di lavaggio della cabina da 0,6 a 0,29 m/s, con un evidente risparmio energetico.
La fig. 13 mostra la configurazione per la verniciatura di motociclette, anche in questo caso in sostituzione di un sistema a pistole multiple. I prodotti a base solvente vengono applicati tramite un atomizzatore a carica diretta, con campana da 52 mm. In questo caso, il cliente ha registrato una riduzione del prodotto verniciante (e dell’aria di lavaggio della cabina) di circa il 50%.
Nella fig. 14 è mostrata la configurazione per la verniciatura di assali, per l’applicazione elettrostatica con carica esterna di un prodotto anticorrosivo bicomponente a base acquosa ad alto contenuto di solidi (circa l’85%). Qui, la riduzione del prodotto di verniciatura e dell’aria di lavaggio della cabina è stata di circa il 30%.
Risultati simili sono stati registrati nella verniciatura di componenti in plastica per il settore automotive (fig. 15). Il prodotto applicato, bicomponente, è a base acquosa. L’atomizzatore utilizza una campana da 52 mm; rispetto alla situazione precedente, la riduzione dei tempi di ciclo è del 15% e quella del consumo di vernice del 25%.
Miscelazione e dosaggio delle vernici
Una seconda tecnologia sviluppata per il settore automobilistico e che trova applicazione anche nell’industria in generale riguarda la miscelazione e il dosaggio delle vernici.
Ecodose 2K è una macchina per bicomponenti – in questo campo, Verind è centro di competenza per il gruppo Dürr, produciamo internamente queste macchine per l’intero gruppo – sviluppata, in particolare, per l’applicazione manuale del clear-coat (vernice trasparente). Mentre l’applicazione manuale nel settore automotive è in declino, in ambito industriale, invece, questa macchina offre prestazioni molto interessanti – per la sua precisione, rapidità, pulizia nel cambio di colore e riduzione dello spreco di vernice -, tenendo conto che i bicomponenti trovano sempre più applicazioni. La messa in funzione è rapida e semplice, grazie al software preconfigurato di Dürr, ai bassi costi di investimento e alle valvole di lunga durata (da un minimo di 1 milione a 2 milioni di cicli), con la possibilità di scegliere tra la versione Corioli o la pompa a ingranaggi (Gear Flow Meter).
Sono disponibili diverse applicazioni:
- pompe ed elettropompe: applicazione elettrostatica di prodotti bicomponenti a base acquosa (con sala di miscelazione isolata), versione con
- pompa a ingranaggi e nebulizzazione con coppa elettrostatica
- montature per occhiali: in questo caso vengono applicate vernici bicomponenti base solvente, applicazione a bassa pressione con pistole automatiche
chassis di trattori: applicazione con coppaa elettrostatica di vernici bicomponenti a solvente, sala di miscelazione standard, applicazione a bassa pressione - pompe idrauliche: applicazione di vernici bicomponenti a base solvente, applicazione con pistola e integrazione con robot esistenti
- macchine agricole/assali.
In definitiva, il campo d’applicazione di questa macchina è davvero ampio e, quando ci troviamo nella necessità di applicare prodotti bicomponenti, si tratta di una soluzione decisamente interessante.
Centrale e circuito delle vernici
Per la gestione dei colori speciali (a bassa rotazione), abbiamo adattato e sviluppato specificamente per l’industria l’esperienza del settore automotive (EcoSupply P), che abbiamo concretizzato in un sistema specifico per diverse applicazioni industriali al di fuori dell’ambito OEM automotive (denominato EcoSupply P Core). Si tratta di un sistema che risponde all’aumento delle esigenze di personalizzazione e, quindi, alla gestione efficiente dei colori a bassa rotazione.
Analizziamo il suo concetto di progettazione.
Una centrale di verniciatura standard dispone di «n» gruppi di fusti d’alimentazione vernici che, proprio a causa delle crescenti esigenze di personalizzazione, possono essere utilizzati poco, il che comporta uno stoccaggio prolungato delle vernici. EcoSupply P è una soluzione molto flessibile da questo punto di vista. La fonte può essere costituita da fusti di diverso volume (da 25 litri anziché 250, o altre dimensioni). Nelle tubazioni del circuito vernici, dal fusto al cambio colore situato sul robot, sono presenti dei raschiatori (PIG) che convogliano il prodotto verniciante al nostro cambio colore e, quando si effettua il cambio colore, recuperano il prodotto e lo reinviano al fusto, che potrà essere riutilizzato in seguito, quando necessario.
Ciò consente di utilizzare solo la quantità di vernice necessaria per l’applicazione [si spreca solo la piccola quantità che rimane tra il cambio di colore e l’erogatore, ndr] e, inoltre, di utilizzare contenitori di vernice più piccoli.
In questo modo si riduce al minimo sia il consumo di vernice che quello dei solventi di lavaggio del circuito, che vengono iniettati durante il recupero della vernice, lasciando il sistema pronto per il colore successivo in pochissimo tempo. Nei casi più complessi, si passa da alcune ore a pochi minuti.
Le nuove centrali vernici – o le centrali di verniciatura esistenti sottoposte ad aggiornamento – possono essere equipaggiate in modo tale che si tengano solo i colori ad alta rotazione, mentre i colori speciali possono essere gestiti con i sistemi Ecosupply P (a seconda della flessibilità necessaria, se ne possono installare uno, due o tre, in modo da ottimizzare anche il tempo di pulizia e ricarica di quello contenente il nuovo colore, senza mai interrompere l’applicazione).
Per le applicazioni in ambito industriale abbiamo utilizzato la stessa logica, semplificandola al massimo, ma utilizzando i suoi componenti fondamentali: valvole, distributori, serbatoio, ugello, tipo di tubazioni (le tubazioni sono speciali, calibrate) e tipo di raschiatori. Il sistema che abbiamo sviluppato per le applicazioni industriali è denominato, come menzionato in precedenza, EcoSupply P Core. Anche in questo caso, la vernice viene spinta dal sistema di pompaggio e, nel momento in cui termina l’applicazione, un raschiatore restituisce al fusto il prodotto non utilizzato. Trattandosi di un sistema per applicazioni industriali, abbiamo sviluppato diverse configurazioni: la configurazione stub (per circuiti senza ricircolo) o per circuiti a ricircolo, con la possibilità di collegare uno o più utenti (questi ultimi consistono anche in un’alimentazione diretta a un cambio di colore; per il sistema è indifferente se alimenta un cambio di colore o un utente diretto).
Nelle figg. 28-33 sono visibili diverse configurazioni possibili.
Zero overspray
Anche in questo caso si tratta di una tecnologia (EcoPaint Jet) che abbiamo sviluppato nel settore automotive e che ha già trovato applicazione in altri ambiti industriali.
I veicoli in produzione con questa tecnologia iniziano a essere diverse decine di migliaia; stiamo parlando di una verniciatura a zero overspray – e senza dover applicare mascherature, che richiedono molta manodopera e molto tempo – e dunque utilizzando cabine semplificate, senza sottocabine complesse.
Quali sono i risultati che abbiamo ottenuto con questo sistema?
- 100% di efficienza di trasferimento (zero overspray)
- semplificazione delle cabine: non è più necessario ricorrere a sottocabine complesse per catturare l’overspray
- capacità di gestire almeno 4 colori diversi
- integrazione in impianti esistenti e di nuova realizzazione
- uso molto efficiente dei prodotti applicati e dell’energia necessaria.
È già stata sviluppata una versione avanzata della tecnologia (EcoPaint Jet Pro), in grado di gestire gli ugelli singolarmente, consentendo di realizzare disegni complessi.
Attualmente, le applicazioni al di fuori della carrozzeria automobilistica vengono realizzate con il sistema base, in cui tutti gli ugelli sono controllati simultaneamente: per esempio, per la verniciatura di pannelli di vetro (piani) per frigoriferi della grande distribuzione. Si tratta di vetri doppi per isolamento termico, di grandi dimensioni (6.000 x 2.500 mm), che richiedono l’applicazione di grafiche speciali, tradizionalmente realizzate tramite serigrafia. Con EcoPaint Jet abbiamo sostituito il processo di serigrafia, riducendo drasticamente i tempi di ciclo, aumentando la capacità produttiva del produttore ed eliminando la cabina d’applicazione della serigrafia (il sistema EcoPaint Jet opera direttamente sulla linea di montaggio).
L’applicatore richiede un sistema di lavaggio per mantenere puliti gli ugelli, sistema che è sempre integrato nella nostra proposta tecnologica.
Sono in fase di validazione nuovi progressi della tecnologia, attualmente in applicazioni automotive:
EcoPaintJet Pro ha già dato risultati incoraggianti in applicazioni su superfici verticali; il suo sviluppo apre mercati potenziali molto interessanti anche in ambito industriale, poiché il suo utilizzo non si limita all’ottenimento di finiture speciali (bicolori, ad esempio), ma copre l’intero ciclo di applicazione.
per applicazioni graficamente molto elaborate, abbiamo introdotto una tecnologia aggiuntiva, NextJet, ancora più attenta ai dettagli, grazie a una risoluzione di 720 dpi: lavora come se si trattasse di una stampante a colori di qualità fotografica.
