Automazione dei processi produttivi: quanto e come influisce un sistema AM per l’ottimizzazione della produzione

Costi ottimizzati, maggiore libertà degli operatori, riduzione degli sprechi e migliore gestione del tempo: l'automazione dei processi produttivi è questo ed altro, che si tratti di una piccola impresa o una grande industria.
E l’additive manufacturing (AM) è un metodo che aiuta a ottenere dei risultati sempre più rilevanti grazie a strumenti evoluti come stampanti 3D per prototipi o veri e propri sistemi di produzione additiva che trovano spazio in stabilimento e in officina ma anche nell'ufficio tecnico. 

La digitalizzazione, le funzionalità smart presenti nei sistemi AM, l’interazione con il mondo della metrologia: tutto questo amplifica il valore delle soluzioni di additive manufacturing dentro le industrie, perché introducono tanta facilità d’uso e standard di qualità consolidati e altissimi.  

L’additive manufacturing è il cardine di un processo che si avvale di digitalizzazione e di completa (o quasi) automazione, portando benefici al progettista, agli operatori in produzione e a chi esegue i controlli. E questo fa di lui un bel simbolo di progresso e affidabilità. 

Il fatto che la linea di produzione tradizionale e l’additive manufacturing possano collaborare rende lo scenario ancora più interessante, perché questo è un punto di partenza per sprigionare applicazioni nuove ma soprattutto velocizzare (e non poco) i tempi di produzione. 

Dove siamo oggi  

Oggi l’automazione dei processi produttivi è un mondo ricco, trasversale e pieno di sfaccettature e strumenti interessanti. Tra questi, emblematici sono quelli per l’additive manufacturing e proprio il loro posizionamento nel processo di automazione in azienda. 
Che sia una grande industria, una PMI o una micro impresa, l'azienda che produce deve avere tra gli obiettivi primari l'efficienza che permette per di offrire un prodotto di successo ad un mercato molto competitivo e veloce. E nello scenario produttivo, l’additive manufacturing può contare su numerosi alleati. 

Additive manufacturing e metrologia alleati nel controllo qualità

L’additive manufacturing rappresenta un importante aiuto per la costruzione rapida di attrezzature per l'officina, tooling, posaggi e features che supportano anche la metrologia. 

In altre parole, la produzione viene implementata e migliorata anche dove si avvale di macchine utensili tradizionali. Per esempio, nel controllo qualità dei pezzi, un sistema di additive manufacturing aiuta a costruire rapidamente posaggi precisi e personalizzati per eseguire le misurazioni in maniera più agevole e veloce. 

La manifattura additiva, quindi, aiuta anche le operazioni di metrologia e offre la possibilità di costruire tooling in modo agevole. 

Laddove la manifattura additiva viene usata per realizzare mani di presa per bracci antropomorfi, sostituendo il metallo con materiali plastici leggeri e resistenti, o come supporto per strumenti di misurazione come scanner 3D, solo per fare qualche esempio, si concretizza anche una riduzione dei consumi energetici e un miglioramento dell'ergonomia operativa anche nel contesto di una filiera di produzione che impiega presse, centri di lavoro o altri strumenti tradizionali.  

Tecnologia in prima linea (di produzione)

I sistemi di additive manufacturing sono molto interessanti quando si trovano all'interno della linea di produzione: da supporto a vera e propria parte integrante di quest’ultima, oggi rappresentano un elemento imprescindibile in un'azienda al passo con i tempi.

I sistemi di additive manufacturing rappresentano una delle chiavi di volta per portare l’automazione a livelli di alto efficientamento 

Oggi, più semplicemente, parliamo di automazione associata ai processi industriali produttivi, per ottenere una produzione ottimizzata rispettando la “religione” dei cost and time saving.

Un sistema AM di qualità, infatti, ha in sé tutti i requisiti che permettono di efficientare i processi grazie ad una automazione spinta e di raggiungere gli scopi prefissati. Se usati correttamente, infatti, si integrano bene nella linea di produzione e sgravano gli operatori dagli oneri derivanti da attività ripetitive e di basso valore aggiunto, oltre a migliorare la sicurezza complessiva di molte operazioni. 

E, come se non bastasse, un sistema di additive manufacturing crea un circolo virtuoso riducendo sensibilmente sprechi di materiali ed episodi di sovrapproduzione oltre a favorire molto spesso una riduzione del fabbisogno energetico complessivo.

Un esempio su tutti: il metal replacement

Mettere in atto il metal replacement sostituendo parti in movimento costruite in metallo con omologhe costruite in plastica con additive manufacturing, permette di spingere al massimo l'ottimizzazione della geometria sfruttando l'approccio DfAM e ottenere così una sensibile riduzione di peso che favorisce un notevole risparmio dell’energia necessaria alla movimentazione, perché sono più leggere. 

L’ottimizzazione di processi produttivi attraverso l'efficientamento contribuisce significativamente alla riduzione degli sprechi, migliora la logistica e la supply chain, garantendo comunque la qualità dei prodotti qando realizzati con tecnologie AM. Questo scenario è anche propedeutico al bilancio ESG che molte aziende saranno tenute a produrre dal 2025.

La parola allo specialista

Giuseppe Stolfa, Application Engineer di Energy Group, dice la sua per quanto riguarda l’introduzione di un sistema di AM all’interno del reparto progettazione e/o produzione che, come è noto, “è di grande supporto alle attività delle aziende, che possono essere molteplici. Durante la fase progettuale è prezioso per la verifica e correzioni di errori formali nel design e/o nella funzionalità del nuovo prodotto. In ambito produttivo, invece, può essere impiegato per la realizzazione di sistemi di ausilio per tutte le fasi del processo manifatturiero”. 

“Qualora invece si passi alla progettazione per la produzione additiva (DFAM – Design for Additive Manufacturing) - aggiunge Stolfa - i vantaggi dell’utilizzo dell’AM aumentano in maniera significativa, potendo creare nuovi prodotti sfruttando i quasi “zero vincoli” progettuali dati dalla tecnologia. Si possono così ottimizzare i prodotti finiti, creando parti finali altrimenti irrealizzabili”. 

Automazione e sistemi di Additive Manufacturing

I sistemi di additive manufacturing pensati per la produzione industriale possono essere integrati e gestiti anche attraverso software MES, creando così dinamiche di alta produttività ed efficienza in azienda.  

Le stampanti 3D e i sistemi di additive manufacturing Stratasys rispondono bene a queste esigenze e posseggono determinati requisiti con i quali gli operatori possono gestire la produzione.  

Un esempio emblematico è la F370CR di Stratasys, una soluzione molto versatile e già capace, all’interno di un ufficio, di realizzare il principio di automazione.

Si tratta di una stampante 3D ideale per la produzione di piccole serie in additive manufacturing che lavora con tecnologia FDM e che rientra nella gamma di macchine additive professionali in grado di lavorare anche con materiali termoplastici caricati con fibra di carbonio.



Queste caratteristiche fanno della F370CR la soluzione ideale per aziende medio-piccole e per società di ingegneria, ma non solo: lo stesso sistema può essere inserito all’interno di un contesto di automazione più ampio e far parte del processo produttivo in stabilimento. 

La libertà che questa stampante 3D per additive manufacturing fornisce all’operatore, sta anche nel fatto che non ha bisogno di presidio durante le sue sessioni di lavoro. Tutto è controllabile anche da remoto grazie alla presenza di una fotocamera integrata.

Materiali caricati con carbonio per additive manufacturing

Individuabili come una soluzione di metal replacement, i materiali caricati con carbonio disponibili per la Stratasys F370CR liberano l’operatore dai limiti di progettazione e sono ideali per realizzare anche strumenti che risulteranno più leggeri rispetto agli originali, completamente customizzati sulle esigenze della produzione e di grande resistenza meccanica. 

Parliamo di NYLON CF10 con una percentuale di circa il 10% di fibra di carbonio che può realizzare parti per il 67% più forti e del 190% più dure rispetto ai termoplastici nylon tradizionali, e di ABS CF10 che unisce le caratteristiche dell'ABS alla rigidità della fibra di carbonio, dotato di forza e rigidezza, ideale per attrezzaggi industriali.

Automazione in stabilimento

Pensando ancora più in grande, l’automazione industriale trova il suo posto in stabilimenti di grandi dimensioni con linee produttive importanti.  

Se il processo è pensato e pianificato nel modo corretto, il risultato di ottimizzazione di costi, tempo, materiale utilizzato e manodopera sarà decisamente una rivoluzione da tenere stretta.  

I grandi stabilimenti vivono di dinamiche molto particolari, a volte del tutto uniche, come i sistemi per l’additive manufacturing, che possono trovare una collocazione di elevato valore aggiunto all’interno del ciclo produttivo per la produzione rapida di parti finali e tooling oltre che per la protipazione funzionale.  

Esiste un sistema di additive manufacturing che offre le prestazioni richieste da un ambiente del genere? La risposta è affermativa ed è Stratasys F900. 

Stratasys F900: massima affidabilità e integrazione per la produzione industriale

Il sistema di additive manufacturing Stratasys F900 è di grande impatto e potenza. Capace di stare al passo con l’avvento di avanzamenti tecnologici di altissimo livello, Stratasys ha saputo mantenere questo sistema di additive manufacturing come una delle soluzioni attuali sul mercato tra le più performanti anche di fronte a software di integrazione di alto livello.  



Stratasys F900 è ideale per il Digital Direct Manufacturing e ha una camera di lavoro di quasi un metro quadrato, la possibilità di lavorare una vasta compagine di materiali termoplastici Stratasys progettati per la tecnologia FDM, tra cui Nylon caricato carbonio, Ultem, Policarbonato. 

Stratasys F900 offre un monitoraggio dei processi semplice grazie a una fotocamera interna e al software GrabCAD Print.  In più, con Stratasys F900 poi la connettività e visibilità con analisi dei dati in tempo reale è una realtà, così come i rapporti in tempo reale (MT Connect).  

Sistema certificato per applicazioni nel settore aerospaziale

Stratasys F900 è anche uno strumento integrabile in aziende che lavorano in settori specifici, come ad esempio quelle che gravitano nel mondo aerospace.  
Questo sistema di additive manufacturing infatti è anche concepito in versione Aircraft Interiors Solution (AICS), ovvero con la possibilità di fornire la tracciabilità necessaria per le parti adatte al volo. 

 

Focus on: Policarbonato, uno dei materiali della F900 

Quali sono i vantaggi derivanti dall’utilizzo del PC per la produzione additiva? Ce lo spiega Giuseppe Stolfa, uno dei nostri Application Engineer. 

Questi derivano principalmente dalle caratteristiche del materiale e ovviamente dalla tecnologia utilizzata. Stampando Policarbonato in additive manufacturing, riusciamo a realizzare componenti finiti in un materiale altamente tecnico, sfruttando le caratteristiche del polimero e le peculiarità dell’AM, coniugato con vantaggi in termini di: 
•    Libertà di progettazione 
•    Time-to-market del pezzo 
•    Rapporto peso/resistenza minore di quello realizzzabile 
•    Possibilità di effettuare ottimizzazioni topologiche dei pezzi  
•    Gestire i montaggi dei pezzi finiti sulla linea di produzione (potendo gestire forme organiche e/o “strane” non essendo vincolato ai parametri progettuali o di produzione standard dati. 

Lo sapevate? 
Non tutti conoscono le grandi potenzialità di alcuni materiali termoplastici. In questo caso, con il Policarbonato, è possibile pensare in grande e costruire pezzi anche complessi.  



“Grazie alle sue caratteristiche meccaniche infatti - continua Stolfa - il Policarbonato, che coniuga alta resistenza a compressione e bassa deformabilità sotto carico, può essere utilizzato con successo per la realizzazione di matrici o punzoni per la pressopiegature delle lamiere con risparmi fino al 75% in termini di costo e un lead time (che per matrici/punzoni tradizionali, qualora fatti fuori si aggira fra 1 e 2 mesi) di poco più di una nottata”.

Vuoi maggiori informazioni? Contatta un nostro esperto