Macchine per stampaggio plastica: più produttività con i cobot UR

Il processo di stampaggio della plastica e l'uso efficace delle macchine rappresenta un vero e proprio rompicapo poiché richiede estrema precisione ma anche un elevato grado di flessibilità operativa. Le macchine per lo stampaggio della plastica sono “abituate” a lavorare in modo serrato e, come nel resto del comparto manifatturiero, con volumi contenuti e con referenze molto diversificate. In questo contesto vi sono requisiti imprescindibili come:

• Tempi di produzione ridotti e serrati
• Finestre ridotte per la lavorabilità dei materiali
• Flessibilità estrema per il cambio prodotto in tempi ridotti

Questi requisiti sono necessari anche perché nello stampaggio ad iniezione e della lavorazione dei polimeri plastici è consuetudine operare con materiali diversi che a loro volta presentano caratteristiche diverse e temperature di lavorazione differenti. Oggi andiamo ad immergerci nel mondo della plastica attraverso una piccola analisi. Come l’automazione e i bracci robotici collaborativi possono avere un impatto positivo su tutto il processo. Affronteremo capitolo per capitolo:

• Flessibilità e automazione nello stampaggio plastica
• I cobot implementati nelle macchine stampaggio plastica
• Aumentare la produttività nelle macchine stampaggio plastica

La maggior parte delle aziende che lavorano con le macchine per stampaggio plastica si trovano a operare con la formula mix elevato + bassi volumi che conferma lo schema largamente presente nella manifattura in generale: piccoli lotti e grande diversificazione. Ciò rappresenta una vera sfida per chiunque cerchi di implementare un’automazione di tipo tradizionale.

Vi sono alcune fasi del processo di stampaggio della plastica che possono essere assolte tramite automazione con conseguenti benefici su tempi di esecuzione e aumento del livello di sicurezza e qualità degli ambienti lavorativi:

Manipolazione di materiali caldi

Nelle fasi immediatamente successive allo stampaggio può essere necessario rimuovere i pezzi dagli stampi e destinarli a successive lavorazioni. Questo compito può essere assolto dal cobot in modo da azzerare rischi di infortunio ed eventuale ustione da parte degli operatori.

Sostituzione utensili per le lavorazioni

Il numero di utensili da impiegare sui semilavorati può cambiare in base alle commesse. Il processo di sostituzione può essere svolto senza rischi e in modo più rapido dai cobot.
Assegnare ai cobot tutti i compiti ad alto rischio di infortunio porta innegabili vantaggi poiché l’operatore può concentrarsi su attività a maggior valore azzerando la possibilità di tagliarsi con un utensile o procurarsi ustioni dovute a pezzi molto caldi.

I robot collaborativi di Universal Robots sono progettati appositamente per rispondere appieno alle esigenze delle aziende, anche quelle che devono operare in scenari produttivi come quelli appena descritti. Possono essere applicati in tutte le fasi produttive di stampaggio della plastica, il che include i progetti di sformatura, kitting, pick&place, asservimento macchine. La flessibilità che caratterizza i cobot è la somma di diversi fattori fra cui:

• Le dimensioni contenute: i cobot UR possono inserirsi anche in layout produttivi già piuttosto “popolati”. Ad esempio l’UR10 ha un payload di 12,5 kg, uno sbraccio utile di 1300 millimetri e pesa meno di 30 kg. L'ingombro alla base è inferiore ai 20 centimetri di diametro.
• La facilità di programmazione: con il teach pendant, il tablet di programmazione che caratterizza i cobot UR o con la modalità free drive che consente di spostare il braccio attraverso una serie di punti registrati nello spazio e impostarne quindi il movimento, è possibile programmare rapidamente e in modo semplice.
• Sicurezza: le safety nativamente integrate nei Cobot UR non richiedono (previa analisi del rischio) l’installazione di barriere di sicurezza il che consente di risparmiare ulteriormente spazio (e denaro).
• L'allimentazione e i consumi: i Cobot UR funzionano con 220 volt di tensione. Questa caratteristica rende possibile la loro installazione in qualsiasi punto del capannone: Anche in termini di consumo energetico i Cobot possono assorbire quanto un normale asciugacapelli domestico.
• Automazione totale: l’ecosistema di end effector presente sulla piattaforma UR+ ha raggiunto i 500 elementi. Gripper manuali e vacuum, sistemi di visione, pinze e molto altro. Qualsiasi operazione può essere facilmente automatizzata con un cobot UR dotato del giusto utensile.

Ottimizzare i flussi di lavoro consente di individuare tutti i colli di bottiglia responsabili di rallentamenti e sprechi inutili di tempo, ma anche implementare un sistema di controllo della qualità in grado di abbassare la quantità di scarti. Questo obiettivo può essere raggiunto attraverso la robotica collaborativa e i suoi diversi vantaggi. Due casi di successo che confermano come l’integrazione di un cobot può avere effetto sull’intero ciclo produttivo e non solo sull’attività su cui è applicato:

• Dynamic Group, piccola azienda statunitense da 135 dipendenti, ha introdotto 3 cobot UR10. Dalla loro implementazione lungo le linee, la produttività è quadruplicata e gli scarti (piuttosto numerosi poiché la produzione era essenzialmente svolta in modo manuale) sono stati azzerati. Inoltre gli operatori sono stati ricollocati a svolgere attività più complesse consentendo all’azienda di ottimizzare tutto il flusso produttivo. Ora la produzione così automatizzata si volge in contemporanea al controllo qualità (eseguito dagli operatori) e al confezionamento.

• Talbot, azienda neozelandese con meno di 50 collaboratori ma in rapida espansione, esegue processi di termoformatura e di stampaggio ad iniezione. I due UR10 integrati in produzione hanno contribuito ad ottimizzare l’intero flusso di lavoro incrementando la produttività. Inoltre il ritorno d’investimento dei cobot UR (fra i più rapidi sul mercato con un record ineguagliato di 34 giorni) è stato decisivo nel renderli la scelta più efficace.

Abbiamo toccato con mano attraverso analisi ed esempi concreti l’impatto positivo che può avere l’implementazione di uno o più cobot all’interno di un’azienda. In particolar modo, i cobot sono realmente collaborativi nelle macchine di stampaggio della plastica dove le mansioni da svolgere possono risultare anche molto complesse. I vantaggi garantiti dai cobot UR possono rappresentare un valore aggiunto per le aziende molto piccole, tipiche del tessuto industriale italiano.