Lavorazione lamiera, è sempre più l’ora del robot

Un mercato sempre più dinamico, quello legato all’automazione nel mondo della lamiera. Il principe è il robot, che viene ormai utilizzato in applicazioni sempre più svariate.

di Bruno Marchi ed Ezio Zibetti

Il robot ormai da diversi anni non è più un oggetto fantascientifico, ma è una realtà quotidiana soprattutto nelle nostre imprese manifatturiere dove l’utilizzo di robot di qualsiasi tipo – dagli antropomorfi agli scara, da quelli a portale e oggi anche a quelli chiamati robot collaborativi – è diventato normalità.

Anche nel settore della lavorazione della lamiera, uno tra i più importanti nel mondo della meccanica, il robot è entrato prepotentemente nelle fabbriche con svariati obiettivi, tra i quali sgravare il lavoro pesante e pericoloso degli addetti, oppure incrementare la produttività o realizzare operazioni ripetitive.

Proprio per il ruolo chiave che il robot sta occupando nel mondo della deformazione, TecnoLamiera ha incontrato alcuni tra i principali produttori di robot e integratori presenti in Italia e operanti nel settore della lavorazione della lamiera. Mercato e innovazione tecnologica i due principali argomenti affrontati durante l’inchiesta. Dalle risposte alcune indicazioni utili per le scelte delle aziende che in Italia sono specializzate nella lavorazione della lamiera.

Mercato effervescente

Iniziamo il nostro viaggio nel mondo della robotica parlando di mercato, un’occasione per cogliere l’interesse del comparto della lavorazione della lamiera verso l’introduzione dell’automazione robotizzata.

A rompere il ghiaccio è Marco Pecchenini di Fanuc, che evidenzia un proseguimento dell’andamento positivo del mercato già presente durante lo scorso anno.

«Il trend positivo riscontrato nel 2016 si sta protraendo anche in questo inizio 2017. Le opportunità riguardano il settore della lamiera in generale toccando tutti i contesti applicativi legati all’industria generale e al settore automobilistico. Numerose le applicazioni legate al settore, con diversi livelli di tecnologia. La saldatura MIG e TIG, storicamente una delle prime applicazioni realizzate in campo robotico, continua a muovere numeri di tutto rispetto, con le diverse tecnologie legate all’evoluzione delle tecnologie. Fanuc mette a disposizione una gamma completa di robot a flangia cava e le funzionalità più avanzate, quali per esempio la correzione 3D dell’errore di posizione della torcia con sistema di visione, l’identificazione del pezzo, sempre con sistema di visione, con la creazione in automatico delle traiettorie di saldatura, il sistema di traino filo con motore integrato nel sistema Fanuc, oltre a molte librerie di interfacciamento con tutti i tipi di inverter sul mercato. La piegatura è ormai diventata automatica e il livello di qualità richiesto prevede l’impiego di dispositivi sempre più evoluti. In questa applicazione Fanuc mette a disposizione la propria gamma di robot e soprattutto il proprio controllo CNC, in grado di essere impiegato con totale integrazione del sistema robot. Da sottolineare anche le motivazioni che stanno portando a una crescita del mercato legato al settore. L’Italia è riconosciuta come la nazione con il livello di qualità dei pezzi prodotti più elevato al costo più competitivo in Europa. Questo risultato è in parte generato dalla capacità e dalla storia dell’industria italiana, in parte invece dalla necessità di avere un prodotto di alta qualità che possa contrastare l’elevato costo della mano d’opera italiana e mantenere le nostre industrie in una posizione di primo livello».

L’ottimo periodo per il settore della robotica in generale e anche nel comparto lavorazione lamiera è sottolineata anche da Paolo Conca di ABB.

«Le prospettive della robotica in generale in questo momento sono davvero ottime. Nel settore della lamiera lo sono altrettanto specie alla luce delle nuove opportunità legate al contesto dell’Industria 4.0. Chi, come ABB, può offrire ai propri clienti delle soluzioni di automazione in grado di integrarsi perfettamente con i sistemi informativi di fabbrica, con funzionalità avanzate di telediagnostica, soluzioni perfettamente in grado di sfruttare al meglio la sensoristica intelligente oggi sul mercato e, non da ultimo, assolutamente integrate in sistemi avanzati di simulazione 3D e programmazione offline ha sicuramente delle prospettive molto interessanti di crescita. Il mercato della robotica nel settore della lamiera, ma anche in molteplici altri settori, vede una richiesta di soluzioni sempre più avanzate che integrano differenti processi (saldatura e taglio, preriscaldo e saldatura, processo e controllo qualità in linea eccetera) con utilizzo di sensoristica (inseguimento laser, sistemi di visione eccetera) e capacità di simulazione e programmazione offline. Al crescere della complessità degli impianti soprattutto la capacità di offrire sistemi di programmazione offline validi ed efficaci costituisce un punto di forza sempre più apprezzato dai clienti, che riescono in questo modo a mantenere gli impianti in produzione riducendo al minimo le fermate necessarie per inserire nuovi programmi e sfruttare al meglio la flessibilità degli impianti stessi».

Anche Giuseppe Marseglia di Kuka conferma l’ottimo andamento del mercato.

«Analizzando i risultati pervenuti dal SIRI relativi al mercato nazionale, il 2016 si è concluso con una crescita pari al 25% rispetto al 2015, passando da 345 a 433 unità di robot vendute nelle applicazioni di saldatura e taglio. Le aspettative sono di un settore in aumento, che vede per il prossimo triennio un campo fertile per l’incremento delle isole robotizzate, crescita che si riscontrerà principalmente nel mondo della General Industry, e crediamo che si protrarrà sino al 2020. Il mercato comunque è abbastanza florido anche grazie al piano nazionale Industria 4.0 e all’iperammortamento al 250% diventato legge.

A fronte di un mercato così dinamico ai costruttori di robot spetta il compito di fornire prodotti altamente tecnologici e funzionali per tutti i più svariati settori applicativi. Comunque vorrei sottolineare che le prospettive di mercato sono rosee nel breve e medio termine indipendentemente dal recupero fiscale eccezionale».

Interviene nel dialogo Massimo Calvetto di Comau che evidenzia una crescita della domanda di soluzioni robotizzate nonostante una situazione complessa a livello generale.

«Nonostante la situazione globale continui ad apparire problematica, nella realtà dei fatti la domanda di soluzioni robotizzate è in continuo aumento, in diversi settori e in particolare nel mondo della lavorazione della lamiera. Da un lato il rinnovo di impianti ormai obsoleti e dall’altra esigenze di produzione sempre più spinte e flessibili portano a una continua richiesta di automazione. Nel breve termine gli incentivi fiscali legati a Industria 4.0 porteranno un significativo contributo, nel generare ulteriore interesse da parte delle aziende manifatturiere italiane. L’aspettativa è che questi incentivi contribuiscano realmente al cambio di mentalità necessario per rendere stabile e strutturata, anche a medio termine, la crescita del mercato che si sta intravvedendo in questo periodo».

Anche Alessio Cocchi, di Universal Robots, conferma il fermento del mercato nel settore della lamiera a livello di applicazioni robotizzate.

«Premettendo che Universal Robots lavora in una nicchia del settore lamiera per questioni tecnologiche (bassa portata al polso, da 3 a 10 kg, e macchine collaborative che non sempre si possono utilizzare nei contesti della lamiera), riceviamo richieste che ci danno conferma che il fermento a cui fate riferimento esiste anche per il settore lamiera. Le applicazioni per le quali siamo contattati sono l’avvitatura nell’ambito elettrodomestico, l’asservimento macchine, il controllo qualità e altre ancora. Applicazioni collaborative dove al lavoro dell’uomo sul pezzo si aggiunge una fase svolta dal robot senza l’ausilio di alcuna barriera protettiva. A breve e medio periodo i segnali sono dunque positivi. Non posso esprimermi sui valori e sulle percentuali, ma prevedo un’evoluzione positiva per la lamiera e la meccanica in generale».

Positiva la valutazione sul mercato anche da parte di Maurizio Ravelli, di Tiesse Robot.

«Il 2016 è stato sicuramente un anno positivo per il settore della robotica nella General Industry, che ha visto il consolidamento di segnali favorevoli già emersi nel corso del 2015 ed evidenziato un aumento delle richieste di automazione in tutti i settori, che stanno a indicare l’acquisizione di ordinativi per nuovi prodotti che verranno lanciati sui mercati. È ovvio che una delle leve di competitività delle aziende sia la riduzione dei costi e, sotto questo aspetto, l’automazione all’interno dei processi produttivi rappresenta un elemento qualificante. L’aumento del volume d’affari sul mercato italiano è andato inoltre a compensare le maggiori difficoltà che si sono presentate nelle esportazioni sui mercati esteri quali Sud America, India e Russia, che però hanno cominciato già a inizio 2017 a dare a loro volta segni di ripresa. Non possiamo nascondere che l’introduzione di incentivi fiscali da parte del governo abbia aiutato gli utilizzatori finali nella decisione di investire in nuovi macchinari. Un’ulteriore spinta verrà anche dal piano “Industria 4.0” che, pur coinvolgendo un importante aspetto di agevolazione fiscale, porterà con sé anche un rinnovamento della visione nell’organizzazione produttiva interna delle aziende e nella gestione dei dati, agevolando quindi da un lato la domanda di nuovi macchinari e consentendo dall’altro alle aziende di essere più competitive e pronte a nuove sfide del mercato. Il settore della lamiera nella General Industry naturalmente ha seguito questo andamento, soprattutto relativamente all’utilizzo di robot nel comparto della saldatura ad arco e della manipolazione di lamiera. In particolare, vengono approcciati ora anche investimenti di impianti di dimensioni e complessità tecnica importanti. Siamo tornati a livelli pre-crisi; reputiamo sia un trend che continuerà a mantenersi nel breve e medio termine».

Fausto Chiri di Yaskawa conferma il buon andamento del mercato in generale, con prospettive diverse nei settori applicativi.

«L’andamento attuale del mercato della robotica è molto positivo e i nostri dati di vendita lo confermano. Le previsioni per un futuro prossimo potrebbero essere di stasi, poiché il campo dell’automotive in Italia non prevede investimenti nel breve futuro. Pertanto ci stiamo orientando sul mercato della General Industry e nel settore delle macchine movimento terra, portando le esperienze tecnologiche maturate nella nostra azienda».

Conclude il giro di opinioni sull’andamento del mercato Lino Ferrari, della SIR.

«Per SIR, parlare di lamiera significa, processo, saldatura, incollaggio, foratura, rivettatura, avvitatura, taglio, sbavatura… La lamiera è il materiale su cui SIR libera la propria fantasia cercando di fare con i robot quello che con molta fatica fisica e con incostanza qualitativa verrebbe fatto dalle mani dell’uomo. Ormai anche nei Paesi low cost alcune operazioni ripetitive e faticose devono essere delegate alle macchine e quale migliore risposta se non la macchina che più assomiglia all’uomo che è il robot antropomorfo? Le richieste di automazione spinta e flessibile stanno in questo senso aumentando ovunque, sia nei Paesi più industrializzati e maturi come Europa e Stati Uniti che soprattutto verso le economie emergenti, che sono già di fatto il primo mercato mondiale per la robotica».

Tecnologia in costante evoluzione

In un mercato così dinamico e con ottime prospettive di sviluppo, l’innovazione tecnologica rappresenta un fattore chiave di competitività e deve rispondere alle richieste degli utilizzatori finali. Vediamo insieme su quali strade si stanno ponendo i costruttori e gli integratori di robot presenti in Italia.

Partiamo dalle opinioni di Massimo Calvetto di Comau. «Flessibilità e semplicità di utilizzo, legate a software di applicazione dedicati, sono le esigenze ricorrenti nelle richieste della clientela del settore lamiera. La gamma dei robot Comau, che si sta sempre più ampliando e completando con modelli nuovi, corredati da software dedicati, ci consente di rispondere a tutte le esigenze del mercato. I robot Comau possono essere dotati di un box in grado di abilitare l’accesso in remoto alla sua unità di controllo, per verificare eventuali criticità o anomalie e intervenire tempestivamente. L’intervento può avvenire a diversi livelli in funzione delle abilitazioni previste, consentendo sia al costruttore del robot che al fornitore della cella di lavoro completa di accedere in real time al “cuore” della macchina, sia per operazione di monitoring che di manutenzione predittiva. A completare il focus di Comau sulle applicazioni nel settore lamiera è stata recentemente presentata Lhyte, la nuova tecnologia laser. Lhyte è concepita come un innovativo sistema modulare, che permette agli end user di scegliere tra l’impiego di una sorgente laser in fibra a diodo o ibrida, rispondendo così a necessità di impiego industriale sempre più variegate e flessibili».

Per Giuseppe Marseglia di Kuka le richieste degli utilizzatori si stanno orientando verso soluzioni di manipolazione, piegatura e saldatura della lamiera.

«Le richieste si orientano in particolar modo nel settore General Industry (ovvero non strettamente automotive) a impianti di manipolazione, lavorazione della lamiera, piegatura e di saldatura (arco/resistenza e laser) a prezzi contenuti e di facile utilizzo. L’introduzione delle nuove tecnologie soprattutto nei processi di piegatura, saldatura robotizzata e lavorazione della lamiera nell’industria ha rappresentato un miglioramento nella qualità dei processi, nella sicurezza dell’operatore, che in passato effettuava le operazioni in modo manuale, nei tempi di produzione, nella qualità dei manufatti che il robot rende ripetibile. Kuka offre in questo ambito dei prodotti dedicati, competitivi e flessibili che rappresentano una risposta alle esigenze del mercato di oggi. Il nostro punto di forza è certamente la gamma di robot, avendo particolari macchine adibite a queste lavorazioni; partendo dai robot Agilus di piccola taglia, perfetti per esempio per la manipolazione di piccoli pezzi e per la piegatura, sino ai robot Quantec con portate fino a 300 kg adatti per manipolazione, piegatura e saldatura di pezzi di grandi dimensioni. Tengo a sottolineare l’introduzione di tutta la nuova gamma di robot di basse portate denominati Cybertech e Cybertech arc HW “Hollow Wrist” (ovvero a polso cavo) idonei per i processi di lavorazione lamiera e per tutti i processi di saldatura ad arco. Il rinnovamento di tutta la gamma legata alla saldatura robotizzata interessa anche la nuova gamma di posizionatori denominati Kuka Positioner, con portate standard sino a 1000 kg nelle varianti complete a tre assi controllati e tavole/torni sino a ben 4000 kg. La gamma di robot Cybertech arc HW si completerà entro il secondo trimestre 2017 con l’introduzione della variante a braccio lungo con reach di ben 2100 mm e portata al polso di ben 8 kg molto richiesta nel mercato Italia, soprattutto nella General Industry. Concludo col dire che saremo presenti alla prossima fiera Metef di Verona nel giugno prossimo, mentre alla fiera Lamiera di Rho saremo presenti con Kuka Industries».

Interviene nel dialogo Marco Pecchenini, di Fanuc, che evidenzia come gli utilizzatori cerchino soluzioni versatili e semplici da gestire.

«L’integrazione totale e la connettività sono la base delle principali richieste che arrivano dai costruttori. Gli utilizzatori vogliono invece soluzioni semplici da gestire, molto versatili con lo scopo di sopperire anche a ordini di pochi pezzi, alte prestazioni e soprattutto elevata affidabilità. La produzione deve essere quantificata a priori e deve rispecchiare al meglio la realtà, permettendo così di prevedere il reale costo di ogni singolo pezzo prodotto. Le tecnologie messe a disposizione da Fanuc sono quelle che rientrano nell’Industry 4.0, dove esistono 3 diversi livelli di tecnologie che vanno dalla semplice possibilità di connettere i sistemi Fanuc in rete, interagire in remoto, creare traccia di ogni singolo pezzo prodotto alla totale fornitura di software di gestione, che permettano in modo semplice di connettere tutti i macchinari presenti in fabbrica per renderla intelligente. L’integrazione totale viene realizzata con l’offerta di Fanuc, che oltre a CNC e robot propone una gamma completa di sorgenti laser sia CO2, sia fibra con potenza compresa tra 0,5  e 6 kW. Le sorgenti sono totalmente integrate e gestite mediante il controllo CNC oppure robot e ne permettono semplicità di utilizzo e prestazioni elevate. Grazie alla disponibilità di tutte le tecnologie di comunicazione di ultima generazione, esiste chiaramente anche la possibilità di connetterle e gestirle con altri sistemi di controllo, arrivando così a soddisfare ogni tipo di richiesta dal mercato».

Scalabilità e affidabilità sono due caratteristiche delle soluzioni ABB, come sottolinea Paolo Conca.

«ABB dispone di soluzioni standard facilmente scalabili per costruire impianti sempre più complessi, dai moduli affidabili e ampiamente validati. A partire da semplici soluzioni di robot saldanti con differenti tipologie di posizionatori passando a soluzioni di più robot in multimove per aumentare la produttività, fino ad approdare a impianti con robot su vie di corsa a terra o aeree  (che possono vedere anche più assi cartesiani coordinati utilizzati per spostare i robot saldanti su aree di lavoro davvero notevoli), tutte le nostre soluzioni sono integrate nella piattaforma RobotStudio che consente di valutare simulandole, con il cliente, in ambiente 3D le differenti alternative in fase di avamprogetto e di realizzare poi i programmi in tempo mascherato completamente offline. Accanto alla piattaforma RobotStudio, che costituisce sicuramente un pilastro della strategia ABB per l’industria 4.0, vediamo poi i “Connected Services”: una serie di servizi di monitoraggio e diagnostica remota che ABB è in grado di offrire ai propri clienti e che consentono di gestire al meglio gli impianti in produzione monitorandone il funzionamento rispetto a “benchmarks” ed eseguendo anche della manutenzione predittiva».

Fausto Chiri, di Yaskawa, mette in evidenza l’impegno di Yaskawa a fornire soluzioni ad alta tecnologia.

«Yaskawa, certa dell’elevata qualità del proprio prodotto, ha colto l’opportunità di vedere oltre il robot puntando all’intera soluzione per la saldatura ad arco e spot. Il know how interno ha portato l’azienda a essere in grado di porsi sul mercato in modo rinnovato. Infatti, oggi Yaskawa è in grado di progettare, costruire, installare e manutenere linee robotizzate con il più alto tasso di tecnologia e innovazione. Il nostro processo chiavi in mano costa di: analisi del capitolato; avamprogetto e formulazione della proposta; simulazione e layout della soluzione; tracciabilità e Lean Manufacturing; produzione in tempi brevi; montaggio e installazione della linea; testing e collaudo; manutenzione e ricambi nel tempo, nel mondo. Da questa impostazione gli utilizzatori possono ottenere una serie di vantaggi: soluzione compatta, risparmio di spazio fino al 40%; migliore accessibilità sulle parti da saldare; facile da spostare, è composta da un solo blocco; facile da installare, nessun reteach sul posto; set-up ridotti dal cliente, nessun reteach sul posto; facile da programmare; posizione ergonomica per l’operatore; concept flessibile (flessibilità 0-100 da un prodotto all’altro); robot on board in posizione frontale, può facilmente scaricare l’elemento senza interferenze; più veloce che mai con risparmio sul tempo ciclo».

Secondo Alessio Cocchi di Universal Robots la parola d’ordine è flessibilità.

«Come capita anche per altri settori applicativi, le richieste che ci vengono rivolte riguardano la flessibilità che deve avere il robot sia nello svolgere compiti diversi sia nella fase di avviamento e messa in opera. La flessibilità si accompagna sempre a una richiesta di gestione efficiente dei layout produttivo, quindi la richiesta è di una “compressione” delle dimensioni delle macchine e degli spazi operativi che questi richiedono. Infine nel nostro ambito specifico, ovvero la robotica collaborativa, la richiesta è di avere soluzioni che consentano una facile interazione con gli operatori a bordo macchina. Universal Robots soddisfa per definizione alcune esigenze: i nostri robot sono leggeri, di piccola taglia, facili da installare, avviare, trasportare e mettere in opera. A questo aggiungiamo il desiderio di una robotica definitivamente Plug&Play, proprio per consentire sia un rapido avviamento in produzione del robot sia per consentire agli operatori di gestire facilmente tutte le tecnologie che integriamo ai robot (end-effectors eccetera) direttamente a bordo macchina e con un’unica interfaccia di programmazione. Anzi, l’interfaccia la stiamo sempre più integrando con una programmazione diretta da robot con sensori e tecniche innovative che stiamo portando al mercato. Tutto questo per aumentare il tasso di collaboratività delle nostre macchine».

Il mercato di Tiesse Robot, sottolinea Maurizio Ravelli, è suddiviso tra un 50% circa di fornitura di impianti chiavi in mano a utenti finali e l’altro 50% di fornitura di robot cosiddetti “in scatola” a integratori di sistemi.

«La Kawasaki Robotics, sempre attenta all’evoluzione e alla richiesta del mercato, sta completando con l’inizio del 2017 la gamma dei robot di saldatura ad arco. Ha inaugurato infatti il 2017 con un’importante novità: il robot modello BA06L, che completa l’evoluzione del robot a polso cavo della famiglia “BA” Kawasaki e va ad affiancare il fratello più piccolo BA06N. La principale caratteristica di questo nuovo modello è il “braccio lungo“, avente portata da 6 kg e area di lavoro di oltre 2 metri. È controllato dal controllore compatto universale E01 in categoria di sicurezza PLD4, con finalità di risparmio energetico di circa il 20/30% rispetto ai controllori precedenti e che accetta tutte le reti fieldbus richieste dai mercati. È stato anche studiato un terminale di programmazione dotato di touch screen a colori di oltre 6 pollici, compatto e leggero. I due modelli a polso cavo BA06N e BA06L perfezionano la gamma di saldatura Kawasaki che già include i robot RA5L, RA06L, RA10L, RA20N. Stiamo parlando di prodotti tra i più performanti in assoluto. Guardando al discorso software, usciranno poi durante l’anno delle release che permetteranno ai robot Kawasaki di utilizzare un’intera gamma di sensori con comunicazione Ethernet per ricerca e inseguimento del giunto di saldatura. L’utilizzo di un software denominato Open AS permetterà a Tiesse Robot e ai propri integratori o anche all’utilizzatore finale di sviluppare delle interfacce HMI personalizzate in funzione anche del tipo di saldatrice che verrà collegata al robot stesso. Per quanto riguarda gli impianti medio-piccoli verrà lanciato il controllore supercompatto F60, che potrà essere collegato all’ambiente di lavoro tramite bluetooth o reti wireless, e permetterà all’operatore di tenere sotto controllo lo stato dell’isola e del robot volendo mediante tablet o smartphone. Il tutto sempre nell’ottica di un’implementazione dei sistemi nella filosofia 4.0. Saranno poi lanciati dei software per la gestione della manutenzione predittiva dei robot. Dal punto di vista dei clienti finali, si stanno approcciando anche problematiche di saldatura su materiali alto resistenziali destinati al settore automotive. Nell’ambito della giunzione della lamiera, Kawasaki e Tiesse Robot presenteranno a breve un’evoluzione del sistema di giunzione FSJ chiamato FSJ Refill orientato al settore automobilistico, aerospaziale e ferroviario, che renderà possibile la giunzione di lamiere di alluminio senza alterazione delle caratteristiche del materiale e con una finitura superficiale di altissima qualità. Tale sistema brevettato è in via di sviluppo anche per la giunzione di lamiere in acciaio alto resistenziale. Si tratta di una novità che verrà presentata ufficialmente a fine novembre alla prossima edizione di Irex, la fiera della robotica di Tokyo. Se ci spostiamo dal settore della saldatura a quello della manipolazione di fogli o componenti sicuramente l’utilizzo di sistemi visione 2 e 3D permetterà di proporre soluzioni con una maggiore flessibilità nei vari processi produttivi».

Concludiamo questa inchiesta piena di tanti spunti di riflessione con l’intervento di Lino Ferrari della SIR.

«Il passaggio da una manifattura prettamente manuale a una automatizzata richiede, specialmente per la lamiera, un pesante investimento nel controllo qualità dei singoli elementi da processare. In un processo non automatizzato gli operatori adeguano le operazioni da effettuare alle tolleranze/qualità dei manufatti. In un processo automatico occorre dotare il robot di tutti quegli strumenti in grado di selezionare e controllare i prodotti prima del processo. Ecco perché strumenti come la visione artificiale o il laser, di cui è dotata la maggior parte dei robot SIR, consentono di rendere intelligente il robot e quindi flessibile e adattabile al processo e pertanto altamente produttivo. SIR è proprietaria di sistemi di visione brevettati che misurano e controllano la qualità dei componenti e guidano il robot affinché il processo garantisca una elevata e costante qualità del prodotto finale, senza necessariamente richiedere che gli ingredienti debbano avere qualità troppo spinte e quindi costi non sostenibili per il mondo della lamiera».