Robot e i4.0: in piena attività gli ultimi investimenti di Verniciatura Moderna

VERNICIATURA INDUSTRIALE 671

i4.0 e robotizzazione dell’applicazione vernici nella verniciatura conto terzi: modi, tempi e vantaggi.

Da qualche anno entrata a far parte di Castel, un importante gruppo italiano operante nel campo componentistica per la refrigerazione e il condizionamento dell’aria, Verniciatura Moderna (Burago Molgora, Monza e Brianza) prosegue, sotto la guida di Pietro Bucci, presidente Anver (Associazione della verniciatura industriale), la politica d’investimenti per l’innovazione tecnologica che caratterizza la sua storia.
«I due più recenti investimenti sono stati volti all’integrazione di un sistema di gestione aziendale secondo i principi di i4.0 – ci dice Pietro Bucci durante un recente incontro in azienda – e alla robotizzazione della nostra seconda linea di verniciatura a nostra disposizione».

Per quanto riguarda il MES, Verniciatura Moderna ha sviluppato il sistema a partire dalla seconda metà del 2022, ed è in pieno funzionamento da qualche mese. L’idea di strutturare un sistema i4.0 nasce dalla visita effettuata con i soci Anver nello stabilimento della CFN Finishing, l’azienda di Marino Fullin e dalla sua famiglia, durante la quale vennero illustrati i vantaggi del sistema nella gestione della sua azienda, e dai contatti e approfondimenti con lo sviluppatore (QT Trade) durante i P&E Milano Coating Days di quell’anno.
Sviluppato sulla base di un programma strutturato specificamente per le aziende di piccole dimensioni – caratterizzate dalla necessità di garantire grande flessibilità e risorse limitate – il «sistema ha richiesto un anno di implementazione e messa a punto secondo i nostri specifici obiettivi – sottolinea Pietro Bucci – e una fase successiva d’istruzione per il personale e di riorganizzazione dei processi. Oggi è pienamente operativo e ci permette il controllo completo delle nostre attività, la gestione ottimale delle due linee di verniciatura, dei reparti accessori (effettuiamo dei montaggi e prepariamo alcune spedizioni dirette ai clienti dei nostri clienti, per esempio), del magazzino materie prime, pezzi in ingresso e uscita, e l’emissione di bolle e fatture. Inoltre, abbiamo sotto controllo i flussi di processo, in modo da poter intervenire per ottimizzarne i tempi e migliorarne la programmazione. Anche in amministrazione siamo passati da domandarci come fosse “possibile digitalizzare tutte le attività amministrative e di controllo” a “come è stato possibile gestire tutto fino all’introduzione del MES”».

«Utilizziamo da molti anni una linea robotizzata (in piano) con due robot antropomorfi programmabili punto a punto. È una linea tipica per componenti di alto valore estetico (componenti plastici per automotive, per esempio), per serie medie e lunghe. È una linea di precisione, che richiede molte ore di programmazione per la sua messa a punto, e una certa rigidità d’uso. Tuttavia, le difficoltà di reperimento di personale addetto alla verniciatura, la sua alta rotazione, la variabilità di produttività tipica del lavoro manuale ci ha convinto ad approfondire l’analisi intorno ai robot antropomorfi di verniciatura ad autoapprendimento.
Fondamentale per robotizzare la seconda linea di verniciatura – sottolinea Pietro Bucci – è stata la ricerca di una soluzione capace di offrire grande flessibilità d’uso. Questa seconda linea è dotata di due cabine per l’applicazione di cicli liquidi e in polvere (a polvere persa), e viene spesso utilizzata per serie corte, lotti di pezzi molto variabili per dimensioni e pesi. I robot di verniciatura ad autoapprendimento ci sono sembrati una soluzione da provare».
Dalla fine dello scorso anno il nuovo robot è operativo, e i risultati ottenuti sono senz’altro molto positivi, per diverse ragioni:

Facilità di programmazione.

«Abituati ai robot punto a punto – interviene Marco Bucci, che in Verniciatura Moderna ricopre il ruolo di responsabile produzione – il robot ad autoapprendimento è molto semplice e veloce da programmare: lo usiamo anche quando abbiamo serie corte, una decina di bilancelle».

Flessibilità d’uso

«Il robot recentemente installato è utilizzato sia per applicare prodotti liquidi, sia in polvere – prosegue Marco Bucci – in entrambi i casi elettrostaticamente. Le relative pistole sono installate su slitte a innesto rapido (fig. 4), i diversi tubi sono installati sul braccio del robot: il cambio si effettua molto rapidamente. Un allarme blocca il robot se il programma attivo prevede l’applicazione di vernici liquide ed è installata la pistola a polvere o viceversa».
«Oltre a controllare i movimenti del robot e della pistola – prosegue Marco Bucci – il software del robot gestisce la rotazione dei pezzi secondo differenti schemi. A tal fine abbiamo effettuato alcune modifiche del trasportatore, installando ganci girapezzi e un sistema a inseguimento che, di fronte al robot, s’incarica di far girare le bilancelle dei gradi previsti per ciascun programma. La sincronizzazione del sistema girapezzi, programmi robot e trasportatore è stata una bella sfida, tenuto contro, tra l’altro, che il sincronismo funziona in relazione alla velocità della catena, che pure può variare».
«Il cambio di programma, che può corrispondere anche al cambio prodotto, si effettua rapidamente (il cambio colore, con pulizia del circuito e della pistola, è semi automatico). Perdiamo poche bilancelle di produzione, e il nuovo programma può essere avviato manualmente o via beacon, un marcatore elettronico magnetico che si programma in corrispondenza del carico e si fissa sulla prima bilancella del nuovo lotto di produzione, operazione che si effettua in secondi. Quando la bilancella nuova entra in cabina, un sensore legge l’informazione registrata nel beacon e cambia automaticamente il programma del robot. Lo stesso lettore ferma il robot in caso d’ingresso di una bilancella vuota».

Ottimizzazione del sistema d’appensione pezzi

«Al fine di sfruttare a fondo l’automazione robotizzata abbiamo riprogettato il sistema d’appensione pezzi. Utilizziamo generalmente due tipi di bilancelle, alle quali i pezzi sono appesi mediante ganci, una per pezzi prevalentemente 2D e una per pezzi 3D. Il sistema, modulare, ci permette di mantenere i pezzi a quella distanza dalla bilancella che evita di sporcarla con le vernici spruzzate, e di cambiare solo i ganci usa e getta. Le operazioni di sverniciatura sono state così drasticamente ridimensionate. L’uso del robot consente di sfruttare in altezza tutta la sezione della cabina, dato che il robot non soffre, come il verniciatore, della necessità di abbassarsi per verniciare le zone più basse, se non nel momento della programmazione. Inoltre, il robot non si stanca, e dunque applica sempre omogeneamente le vernici, indipendentemente dalla posizione istantanea, secondo quanto programmato».
«I lavori di ottimizzazione del sistema d’appensione e l’installazione del girapezzi hanno richiesto un investimento non molto distante da quello del robot, in cambio sfruttiamo in modo più produttivo la nostra linea, oltre ad avere una maggiore omogeneità degli spessori applicati e della qualità finale».

Raccolta e uso dei dati

«Ora tutta la produzione è tracciata automaticamente (numero di pezzi verniciati, tempi, consumi), sia riguardo la linea già robotizzata, sia la linea modificata. Sono state ridotte le variabili dipendenti dallo sforzo fisico umano, almeno nella prima delle due cabine d’applicazione. I relativi dati sono a disposizione sia durante l’effettuazione dei programmi di lavoro, sia a posteriori, per le eventuali valutazioni.
Per ogni fase del processo (dalla ricezione dei pezzi e delle materie prime alla spedizione finale) si hanno a disposizione i dati critici (per esempio, esistenza in magazzino, consumi, tempi, scarti da rilavorare o da eliminare) e si predispongono e organizzano di conseguenza le fasi successive: ogni reparto ha a disposizione, momento per momento, il proprio programma di lavoro, spesso corredato dalla fotografia esplicativa di quanto si deve fare».

L’integrazione del sistema di gestione i4.0 offre, oltre ai benefici sopraddetti, uno strumento capace di valutare i vantaggi ottenuti con la robotizzazione dell’applicazione vernici.
«Dati gli elementi sopra descritti – conclude Pietro Bucci – siamo convinti che l’uso di robot antropomorfi ad autoapprendimento sia un fattore di miglioramento sensibile delle prestazioni delle aziende che verniciano, anche per conto terzi.
Di semplice uso, programmazione intuitiva, pronti per essere integrati nei sistemi i4.0 laddove siano stati o stanno per essere implementati, l’installazione di robot stimola l’analisi volta al miglioramento complessivo del processo. Abbiamo già in programma la robotizzazione, con un sistema ad autopprendimento, della nostra seconda cabina di verniciatura, tenuto conto che abbiamo già effettuato gli investimenti per l’ottimizzazione del sistema d’appensione e trasporto dei pezzi della linea di verniciatura, e che la curva d’apprendimento del personale addetto è in fase avanzata: contiamo di poter sfruttare in tempi molto rapidi i vantaggi quantitativi e qualitativi di processi d’applicazione completamente robotizzati».