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I robot migliorano la finitura di superfici complesse a forma libera

Quasi tutti i settori manifatturieri industriali si affidano ancora alla finitura superficiale manuale. Grazie a «celle» robotiche all’avanguardia, gli esseri umani e i robot potrebbero presto collaborare per portare a termine il lavoro più velocemente, meglio ed economicamente.

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Tecnologie industriali

I robot industriali sono di uso comune. Possono eseguire rapidamente compiti semplici e ripetitivi, anche molti che richiedono precisione e affidabilità elevate. Tuttavia, quando si tratta di rifinire superfici metalliche complesse a forma libera, il lavoro manuale rappresenta il 90 % della prestazione di lavoro odierna. Oltre il 95 % delle circa 7 000 aziende del settore a livello mondiale è composto da piccole e medie imprese. A causa della disparità salariale rispetto a paesi come Cina, India e Brasile, le aziende europee sono svantaggiate per quanto riguarda operazioni ad alta intensità di lavoro. Quindici team provenienti dal mondo accademico e industriale di cinque paesi europei hanno lavorato nell’ambito del progetto SYMPLEXITY, finanziato dall’UE, per risolvere questo problema tramite sistemi sicuri di collaborazione uomo-robot. Identificazione collaborativa di caratteristiche superficiali critiche Intervenendo sull’industria degli stampi e delle matrici, SYMPLEXITY si è concentrato su tre tecniche di finitura comunemente utilizzate: finitura abrasiva, lucidatura a getto fluido e lucidatura laser. Una delle principali difficoltà nell’automazione della finitura di forme complesse a forma libera senza mani e occhi umani è la comprensione delle proprietà superficiali del prodotto prima, durante e dopo il trattamento. Per superare questo importante ostacolo, gli scienziati hanno sviluppato capacità di rilevamento e metrologiche per l’identificazione oggettiva automatizzata delle proprietà della superficie. I dati matematici impiegati dal robot nei calcoli sono memorizzati in una banca dati e possono essere valutati anche dall’operatore umano. Per chiunque non sia entusiasmato dalla lavorazione e della metrologia, SYMPLEXITY cambierà le regole del gioco. I ricercatori hanno sfruttato l’HoloLens di Microsoft per sovrapporre dati e parametri misurati sulla parte reale in 3D tramite la realtà aumentata. Non solo è divertente, ma dovrebbe portare a prendere decisioni più rapide, più facili e più efficaci in merito a rilavorazioni e difetti. Relazioni simbiotiche uomo-robot SYMPLEXITY ha prodotto sia un robot collaborativo leggero che un robot industriale. Il primo può eseguire autonomamente processi come la lucidatura laser automatizzata, la misurazione automatizzata della superficie e la depurazione. In seguito, può essere utilizzato dall’operatore come un sistema di gestione flessibile per la rilavorazione. Il secondo dimostratore introduce il concetto di una cella robotizzata riconfigurabile. Si basa sul convenzionale controllo numerico con calcolatore (CNC), un protocollo di progettazione assistita da calcolatore (CAD) per la conversione di progetti spaziali o geometrici in rappresentazioni numeriche. Per questo, SYMPLEXITY ha integrato tecnologie per la finitura abrasiva, la lucidatura a getto fluido e un sistema di misurazione della superficie ottica. La configurazione modulare della cella robot consente processi di finitura separati o l’uso complementare di entrambi. Come spiega il coordinatore del progetto Sebastian Hähnel, «La finitura abrasiva consente velocità di rimozione del materiale relativamente elevate, mentre la lucidatura a getto fluido consente una migliore accessibilità dello strumento attraverso minori limitazioni della dimensione degli utensili». La programmazione automatizzata delle sequenze di lucidatura e il controllo flessibile dei parametri della macchina, come la forza applicata, rendono un portautensile conforme in grado di riprodurre meglio la cosiddetta «sensazione tattile». È importante sottolineare che la cella robotizzata supporta l’apprendimento automatico, sia mediante esperienza robotica che mediante insegnamento umano. Finitura autonoma di superfici complesse all’orizzonte Secondo Hähnel, «Uno dei punti salienti del progetto è stata l’opportunità di presentare il progetto SYMPLEXITY con la cella robotizzata riconfigurabile all’esposizione Automatica 2018 a Monaco di Baviera. Il concetto ha suscitato molto interesse e nuove relazioni con clienti e potenziali futuri partner di progetto». Le soluzioni SYMPLEXITY collegano persone, dati e macchine. Gli strumenti simbiotici di produzione uomo-robot e i sistemi di controllo della qualità in un’unica promessa convertono l’80 % dell'attuale lavoro manuale di lucidatura in controllo robotico autonomo. Ciò conferirà alle aziende europee di stampi e matrici un vantaggio competitivo rispetto a paesi che dipendono da una forza lavoro più economica per mantenere bassi i prezzi dei prodotti.

Parole chiave

SYMPLEXITY, robot, lucidatura, automazione, cella robotizzata, manuale, collaborativo, industriale, finitura superficiale, simbiotico, riconfigurabile, metrologia, HoloLens

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