Un nuovo set di utensili con tracciamento laser riduce gli errori durante l’assemblaggio di prototipi di grandi dimensioni
Come molti altri prodotti, la progettazione e la fabbricazione di aeromobili comprende una fase di prototipazione in cui i componenti devono essere costruiti e assemblati per testare l’«oggetto reale». A differenza della maggior parte degli altri prodotti, i componenti da assemblare nel prototipo finale sono enormi, con dimensioni di 3 m x 8 m. Non si può semplicemente stenderli su un banco da lavoro ed estrarre il cacciavite e il trapano. Finanziato nell’ambito dell’iniziativa tecnologica congiunta dell’UE Clean Sky 2, il progetto WINBOXTOOL ha sviluppato una macchina multifunzione e una tecnologia di produzione additiva per ridurre tempi e costi e migliorare la modularità correlata all’assemblaggio e al trasporto dell’aletta morphing e degli ipersostentatori esterni multifunzionali della prossima generazione dello scatolato alare ottimizzato. Sarà ugualmente applicabile ad altre grandi strutture, quali turbine eoliche o treni.
La cella robotica ottiene l’effetto desiderato con la tecnologia di tracciamento laser
Gli utensili si riferiscono a componenti e macchine di produzione necessari per fabbricare un prodotto e includono utensili da taglio, matrici, maschere e stampi. Le loro prestazioni sono fondamentali per la qualità e l’approvazione del prodotto finale. Come spiega il coordinatore del progetto, José Antonio Dieste, «WINBOXTOOL fornisce una cella robotica multifunzione in grado di reggere e posizionare qualsiasi utensile con precisione, ripetibilità e flessibilità molto elevate in gran parte grazie ad algoritmi di tracciamento laser e correzione in tempo reale. I nuovi concetti di utensileria e l’assemblaggio di utensili robotici ad alta precisione riducono al minimo costi e tempi». I riflettori sia nella cella robotica che sulla superficie del prototipo del set di utensili vengono utilizzati per automatizzare le attività manuali, nonché per tracciare componenti di grandi dimensioni durante il processo e correggere gli errori. Nel primo caso, un operatore «forma» il sistema robot simulando l’uso di utensili dotati di sensori di posizione. Il sistema laser traccia l’utensile e i dati memorizzati facilitano lo sviluppo di traiettorie e algoritmi di correzione in tempo reale in modo tale che il robot possa assumere il controllo del lavoro manuale con elevata precisione. In quest’ultimo caso, il tracciamento permanente durante l’assemblaggio di pezzi medi e grandi consente la creazione e l’uso di una progettazione assistita da computer del gruppo di utensili di assemblaggio della macchina per la produzione del prototipo e per la fabbricazione dell’utensile di assemblaggio. Infine, la nuova macchina robotica multifunzione garantisce il controllo e il posizionamento di qualsiasi utensile. Tutti gli utensili da assemblare hanno un connettore maschio mentre la flangia della cella robotica ha un connettore femmina. Dieste approfondisce: «Il sistema di cambio utensili ad alta precisione consente di assemblare qualsiasi tipo di dispositivo sul centro dell’utensile (TCP, Tool Centre Point) del robot nonché di tenere un trapano o un cannello per saldatura. Il TCP può essere posizionato sul suo pezzo da lavorare con un errore inferiore a 50 micron e inferiore a 100 micron persino se soggetto a forze di fresatura e taglio ad alta velocità».
Oltre le ali
Dieste riassume: «WINBOXTOOL sfrutta la cooperazione uomo-robot in una soluzione economica per l’assemblaggio e il trasporto versatili, precisi ed economici di pezzi di grandi dimensioni. Oltre alla sua rilevanza per i settori aerospaziale e della difesa, questo apre una strada per l’applicazione a settori quali quello automobilistico e ferroviario, delle costruzioni, dell’energia e delle infrastrutture». Ridurre i tempi e i costi dei progetti in questi settori andrà a vantaggio sia dei produttori che dei cittadini dell’UE, rendendo disponibili più fondi per altri progetti e agevolando la reperibilità di prodotti preziosi.
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