Risparmio di tempo e costi nella produzione di componenti complessi per l’automazione – Inser Robótica
Parti finali stampate in 3D in risposta a problemi specifici nell'automazione di linee robotizzate per i settori alimentare e dei beni di consumo non durevoli.
Inser Robótica è stata fondata nel 1986 da un’altra azienda attiva dal 1973, che ha integrato il primo robot industriale in Spagna. La sua genesi è legata all’industria metallurgica e all’industria automobilistica ausiliaria, integrando tra l’altro applicazioni di saldatura o di carico e scarico di macchinari.
Attualmente si dedica all’automazione di fine linea nei settori alimentare e dei beni di consumo non durevoli.
L'ESIGENZA GENERALE
Risparmio di tempo e denaro nella produzione di componenti altamente complessi
Inser Robótica progetta e implementa processi automatizzati per l’imballaggio di prodotti che arrivano al magazzino o alla banchina di carico. Questo percorso comprende l’utilizzo di tecnologie interne e di terzi perispezionare la qualità, formare le scatole, riempirle, chiuderle, pallettizzarle, estenderle, legarle ed etichettarle. Quando il pallet è pronto, si effettua automaticamente anche il trasferimento interno con l’ausilio di veicoli guidati e robot mobili autonomi.
Tutto questo richiede che le macchine siano accuratamente allineate, coordinate, con movimenti articolati precisi, il che spinge gli ingegneri di Inser Robotics a ricercare progetti di componenti con forme complesse. Con le macchine utensili e i centri di lavoro tradizionali, queste geometrie non sono facilmente realizzabili, poiché comportano più passaggi per produrre un pezzo finito. Solitamente sono composti da più elementi e talvolta l’assemblaggio è un problema che allunga i tempi di produzione e aumenta notevolmente i costi.
Le esigenze principali erano:
1
Ridurre i tempi
La sfida consiste nel ridurre i tempi di progettazione e produzione sia dei prototipi che dei singoli elementi finiti utilizzati direttamente sulle macchine in funzione.
2
Migliorare efficienza e fluidità
Garantire il corretto funzionamento dei processi, senza interruzioni o dipendenza da terzi, evitando i lunghi tempi di consegna, riducendo al minimo il numero di componenti a magazzino. Un'esigenza fondamentale, condivisa da molte aziende manifatturiere o di macchinari automatizzati.
3
Aumentare la versatilità
Trovare il modo di eliminare le limitazioni della progettazione meccanica per fornire pezzi con geometrie complesse e/o pesi ridotti. Le macchine Inser Robótica sono soggette a lunghi cicli di lavoro e questa dinamica costringe i progettisti a produrre pezzi che risolvano e migliorino la funzionalità dei sistemi.
Esempi di parti finali stampate in 3D
Guida per linea di traino e pinza per il sistema di carico
Come 3DZ, vorremmo condividere due esempi di casi applicativi in cui la stampa 3D ha comportato un significativo risparmio di tempo e di costi per Inser Robótica, sia nella fase di prototipazione che nella stampa 3D del pezzo finale.
Sistema di saldatura automatizzato per un produttore di magazzini industriali
PROGETTO 1 - Guida per linea traino
Il progetto propone un sistema di saldatura automatizzato per la produzione di barre per scaffalature.
In questo sistema, i profili arrivano alla cella su pallet, il che richiede un’attrezzatura in grado di alimentare la linea con questi profili.
Una volta all’interno della cella, un robot ad alta capacità e a lungo raggio gestisce i profili singolarmente, caricandoli su uno dei due tavoli di saldatura esistenti. Grazie alla doppia attrezzatura, il robot può scaricare la trave saldata e caricare un profilo non saldato senza perdita di tempo.
PROGETTO 1 - Guida per il traino
La sfida
A un’estremità si trova la bobina con il materiale di saldatura e all’altra la saldatrice. Lo scopo della fune metallica è quello di sostenere il tubo attraverso il quale il filo di saldatura passa al robot.
Il rischio di possibili ostruzioni causate da un attrito eccessivo o da una piegatura eccessiva potrebbe portare a un flusso non fluido del filo, esponendo la cella di saldatura a possibili arresti e, di conseguenza, a fermi di produzione.
PROGETTO 1 - Guida per il traino
La soluzione
Per guidare il filo metallico dalla saldatrice al robot, è stata progettata una parte con la funzione di evitare interferenze con la recinzione. Il componente doveva fissare il tubo posizionandolo con una angolazione specifica ed evitare che si piegasse troppo, al fine di migliorare la precisione. Inoltre, doveva essere facile da assemblare.
Per trovare l’angolo corretto del tubo di traino ed evitare possibili blocchi del filo che lo attraversa, il pezzo è stato progettato utilizzando Eiger, la soluzione software di Markforged per la creazione e la gestione dei pezzi. La stampante Mark Two di Markforged è stata utilizzata per testare diversi prototipiinmodo rapido ed economico, prima di stampare il pezzo finale una volta trovata la geometria corretta.
“Questa scelta ha comportato un notevole risparmio di tempo e di costi, data la complessità della produzione di un componente di questo tipo. Con la stampante 3D Markforged, il team di ingegneri ha potuto testare diversi prototipi in modo rapido ed economico, il che ci ha permesso di trovare la geometria corretta senza spendere molto”, afferma Unai Iriarte, progettista meccanico di Inser Robótica S.A.
Parte finale stampata in 3D
La guida è stampata in Onyx™, un nylon rinforzato con microfibre di carbonio che crea pezzi con una finitura praticamente impeccabile. Pochi materiali sono così versatili, con un’elevata forza, tenacità e resistenza agli agenti chimici, ad esempio. Il pezzo fissa la camera attraverso la quale passa il filo di saldatura con un sistema di assemblaggio molto semplice.
“La proposta iniziale presentava il rischio di generare ostruzioni nella guida di traino, oltre a ridurne la durata a causa della rigidità del tubo, che portava a un'eccessiva flessione. In entrambi i casi, 3DZ ci ha accompagnato durante l'intero processo; dal contatto iniziale in occasione di una fiera con la consulenza di soluzioni 3D per la nostra casistica quotidiana, alla consulenza completa sulle tecnologie 3D per il successivo acquisto di attrezzature e l'assistenza post-vendita.”
Iñigo Jáuregui
Mechanical Design Manager en Inser Robótica S.A.
Migliorare l'efficienza e la fluidità del processo di confezionamento dei tappi sulla linea di produzione.
PROGETTO 2 - Griffa per il sistema di carico delle casse
La cella automatizza il compito poco ergonomico di alimentare un’incartonatrice di cartoni fustellati. Il cobot individua da solo la posizione della pila di cartoni fustellati sul pallet, preleva gruppi di cinque cartoni e li deposita nel magazzino o nel vassoio sollevatore dell’incartonatrice.
PROGETTO 2 - Griffa per il sistema di carico delle scatole
La sfida
Il progetto riguarda l’integrazione di un montatore di casse automatizzato con un sistema di caricamento scatole.
La soluzione inizialmente proposta per la pinza del sistema di carico comportava un potenziale sbilanciamento quando il cilindro di base veniva esteso. Questo comportava un rischio direttamente collegato alla durata del cilindro e quindi alla funzionalità della pinza.
PROGETTO 2 - Griffa per il sistema di carico dei cartoni
La soluzione
Per risolvere i problemi di resistenza del margine inferiore della pinza, il team di ingegneri di Inser Robotics ha progettato una parte che migliora il sistema complessivo eliminando i problemi legati alla durabilità della parte.
Questa parte, stampata in Onyx™ con la stampante 3D Mark Two di Markforged, è destinata ad avvolgere la struttura principale della griffa quando il cilindro è esteso, eliminando così il “gioco” rilevato nel sistema.
Il team di ingegneri è stato in grado di testare diversi prototipi in modo rapido ed economico, consentendo di trovare la geometria corretta senza dover sostenere costi elevati.
La decisione di utilizzare il software Eiger di Markforged e la Mark Two per progettare e stampare il pezzo finale, “ha comportato un notevole risparmio di tempo e denaro a causa della complessità della produzione del componente”, conclude Unai Iriarte.
Il supporto di 3DZ
Il supporto di 3DZ ha permesso ai dirigenti di Inser Robótica di scegliere il tipo di stampanti 3D più adatto alle loro esigenze.
Dopo una comprensione dettagliata dei loro processi e la realizzazione di vari benchmark, il team è stato in grado di prendere una decisione consapevole. In questo caso, ha optato per una stampante 3D che si distingue per essere l’unica stampante desktop industriale che, in poche ore, consente di convertire direttamente i progetti CAD in parti più resistenti dell’Al6061: il modello Mark Two di Markforged.
PROGETTO 1 - Guida per il traino
PROGETTO 2 - Griffa per il sistema di carico delle scatole
