Dodici partner per un progetto innovativo

Lo scorso luglio è stata presentata a Ivrea, presso la sede di HEIDENHAIN, l’iniziativa officina4punto0, una piattaforma tecnologica altamente automatizzata, un esempio efficace di cosa significa realmente la terminologia “Industry 4.0”.

di Adriano Moroni

L’Industry 4.0 e la digitalizzazione dei processi stanno cambiando radicalmente i meccanismi produttivi. Per dimostrare i vantaggi della trasformazione digitale, un team di dodici aziende ha progettato e realizzato l’impianto dimostrativo presentato alla scorsa edizione di MECSPE di Parma e ora installato a Ivrea presso la sede di HEIDENHAIN. Lo scorso 3 luglio è stato organizzato un incontro allo scopo di presentare l’iniziativa, al quale hanno partecipato tutte le aziende partner del progetto. Dalla visione e dall’esperienza delle aziende partner è scaturita una piattaforma evoluta che va oltre il semplice esercizio di stile. L’impianto costituisce di fatto un modello replicabile e perfettamente funzionante, che può essere declinato e adottato dalle industrie di qualsiasi dimensione, scalando dalle PMI all’enterprise.

Un pedale da bici diventa una cintura ecocompatibile
Ordinato, prelevato, controllato, misurato e fresato in due macchine: così un semigrezzo diventa il pedale per una performante bici downhill. Ma non finisce qui perché nell’officina 4.0 – anzi, officina4punto0, come l’hanno battezzata i partner del progetto – il pedale ha anche una seconda vita: prelevato da un robot mobile collaborativo viene passato a un operatore e da questi a un robot. Pochi minuti e, grazie a delle viti colorate e al copertone riciclato di una mountain bike, il pedale si trasforma in una originale fibbia per cintura.

Collaborazione 4.0
Il progetto officina4punto0 è stato presentato al MECSPE di Parma e sviluppato da ben 12 partner che si sono riuniti su invito di Maurizio Cameletti di HEIDENHAIN, oggi coordinatore del progetto: ATLAS COPCO (sistemi di avvitatura), COORD3 (macchina di misura), EROWA (automazione), FAGIMA (macchina utensile), HEIDENHAIN (CNC/ Connected Machining), ICA SYSTEM (robot per la pulizia), KUKA (robot), SCHUNK (morse, portautensili, pinze), SIGMA (macchina utensile), SORMA/LMT (utensili), TEBIS (CAM), VERO PROJECT (software gestionale).
“L’idea iniziale – ha spiegato Giovanni Corti, Direttore di UCISAP – era provare a mettersi, per una volta, nei panni dell’utilizzatore. Così è nato il progetto officina4punto0. L’intuizione iniziale si è confermata corretta perché tutti i partner del progetto affermano oggi di sentirsi “cresciuti”.
L’officina4punto0 è oggi ospitata presso la sede HEIDENHAIN di Ivrea e vi resterà fino a novembre per una serie di Open Day che permetteranno al pubblico di toccare con mano questo straordinario esperimento”.

Come nasce un pedale 4.0
Industria 4.0 vuol dire in primis flessibilità e personalizzazione. Nell’officina4punto0 coesistono tecnologie eterogenee provenienti da fornitori eterogenei, che hanno però permesso di realizzare un vero e proprio gioiello tecnologico che però ha due punti saldi: modularità e accessibilità.
In questa realizzazione, infatti, è contenuto un concentrato di tecnologie che ben rappresenta le esigenze dell’officina di una piccola o media impresa italiana. Tuttavia i pezzi di questo puzzle possono essere aggiunti o rimossi a piacimento, così come è possibile anche modificare alcune scelte tecnologiche di base. La linea è composta da tre zone. Una prima zona per la lavorazione a macchina del pezzo; un’area di interscambio, una zona di assemblaggio. L’area machining Il lavoro inizia con l’inserimento dell’ordine nel software gestionale di produzione, WorkPlan di VERO PROJECT. Questo software è l’elemento che funge da raccordo e coordinamento di tutte le fasi della produzione, garantendo la tracciabilità totale dei pezzi. Ricevuto l’ordine, l’isola si mette in moto. Degli operatori provvedono a caricare il semigrezzo in alluminio su un supporto realizzato da EROWA. Siccome il pedale di una bici downhill è in alluminio e asimmetrico, il fissaggio avviene tramite una morsa pneumatica SCHUNK dedicata. Il pezzo viene a questo punto inserito nell’altro elemento centrale di questo sistema: il sistema di automazione EROWA. Questa struttura funge di fatto da magazzino e da distributore dei pezzi alle varie stazioni. I movimenti del robot EROWA sono veloci e coordinati e garantiscono che le stazioni abbiano sempre un pezzo da lavorare e qualcuno che lo ritiri all’uscita. La prima stazione, sviluppata da EROWA e COORD3, provvede a una serie di misure dimensionali, mirate ad accertarsi che il prodotto abbia le caratteristiche idonee per entrare nel processo, e poi al settaggio del punto zero. A questo punto il pezzo viene trasferito nella prima stazione di lavoro e qui c’è la prima sorpresa: siccome la macchina per la seconda lavorazione, la fresatrice a 5 assi, ha un tempo ciclo di 5 minuti, mentre la fresatura a tre assi ha un tempo ciclo di 10 minuti, le aziende hanno deciso di utilizzare due fresatrici a tre assi – ovviamente di fornitori diversi – in modo da accorciare il tempo ciclo complessivo. Per realizzare il progetto 3D del pezzo da produrre e il relativo part-program, indispensabile per avviare la lavorazione, è stato utilizzato il sistema CAD/CAM di TEBIS. I controlli numerici delle tre fresatrici sono forniti da HEIDENHAIN: per la fresatrice a tre assi Doosan il TNC 620, sulla tre assi Sigma e sulla cinque assi Fagima il TNC 640. Sempre di HEIDENHAIN è la tecnologia che consente il monitoraggio di ogni fase produttiva, grazie alla piattaforma di controllo in tempo reale HEIDENHAIN StateMonitor. Per quanto riguarda l’utensileria, tutte le macchine sono attrezzate con utensili LMT TOOLS forniti da SORMA. Dopo la prima fresatura il pezzo viene prelevato dal robot e trasferito alla macchina a cinque assi (oppure, se questa è occupata, depositato nel magazzino automatizzato). Dopo la seconda lavorazione il pedale, ormai completo, viene posizionato nell’area di scambio.

Dal pedale alla cintura
Qui comincia la seconda fase della lavorazione: una serie di operazioni di assemblaggio che porteranno alla realizzazione della cintura. Un robot LMR KUKA, composto da un veicolo mobile intelligente e da un braccio collaborativo attrezzato con una pinza SCHUNK, arriva alla stazione di scambio e preleva il pedale per consegnarlo direttamente nelle mani di un operatore. La comunicazione tra il veicolo e la stazione di scambio avviene tramite un protocollo bluetooth industriale. Come già nella fase di avvio della lavorazione, dove è il lavoratore a caricare la macchina, anche in questa fase i partner hanno deciso di voler mettere al centro il ruolo dell’operatore umano. Il pedale viene posizionato su un supporto; un robot KUKA preleva le viti del colore previsto dalla commessa fornitegli da quattro feeder (uno per ciascun colore delle viti) e si mette al lavoro utilizzando un avvitatore ATLAS COPCO. L’operatore, infine, si occupa di assemblare manualmente il copertone e il pedale realizzando così una originale cintura. A questo punto riceve su un tablet l’indicazione della baia sulla quale posizionare il prodotto realizzato. Anche la scelta del prodotto finale di questo processo non è casuale: una cintura ecosostenibile, composta da componenti riciclati, nell’ottica di quell’economia circolare che è uno dei tratti più qualificanti dell’industria del futuro.