Automazione per il futuro: digitale e verde

Dopo due anni di declino, nel 2021 più robot industriali sono tornati in servizio per la prima volta in Europa. Come riportato dall'International Federation of Robotics (IFR) nel giugno 2022, il livello dello scorso anno era addirittura superiore al massimo del 2018 cioè circa 78.000 unità. La domanda è particolarmente aumentata nei settori dei metalli e delle macchine (+50%) e dei prodotti plastici e chimici (+30%). L'industria automobilistica, invece, non registra una crescita, ma si mantiene al suo livello elevato di 19.300 installazioni. La rinnovata crescita mette d’accordo i produttori di robot e componenti mentre il Green Deal dell’UE li mette sotto pressione: la richiesta di neutralità climatica sfida gli sviluppatori di soluzioni di automazione ad abbinare la trasformazione digitale a quella verde.

Per garantire che l'uso diffuso delle tecnologie digitali non porti inevitabilmente a un aumento costante dei consumi energetici, dei rifiuti elettronici e dell'impronta ecologica, è importante tenere d'occhio il ciclo di vita del prodotto, dalla costruzione al riciclo. “Dobbiamo distinguere tra il pacchetto di CO2 con cui inviamo il nostro prodotto al cliente e le emissioni che si verificano durante l'uso”, afferma il dott. Maik Fiedler, Responsabile delle aree commerciali di automazione e manipolazione del vuoto presso J. Schmalz GmbH. Per mantenere il pacchetto il più piccolo possibile, Schmalz punta su percorsi di approvvigionamento brevi - il 50% dei fornitori proviene dal proprio stato federale, elettricità da fonti rinnovabili e un sistema di vendita sostenibile. “Evitiamo materiali e processi di produzione ad alta intensità energetica fin dalla fase di sviluppo. Questo ci fa risparmiare materiale e il cliente utilizza meno energia in seguito”, afferma Fiedler, descrivendo una procedura praticata da Schmalz da anni. Ora l'esperto del vuoto sta scrivendo il prossimo capitolo e sviluppando sistemi completamente indipendenti dall'aria compressa.

Sembra una soluzione semplice, ma ci sono ostacoli da superare. Uno di questi è la maggiore densità di potenza dei generatori di vuoto pneumatici. “Sviluppiamo nuovi concetti di sistema che combinano in modo intelligente componenti puramente elettrici. Questo ci consente di ottenere tempi di ciclo paragonabili a quelli dei generatori di vuoto pneumatici ad alte prestazioni, incluso il soffiare attivo”, afferma Fiedler.

Il concetto efficiente comprende una pompa per vuoto elettrica installata centralmente da un lato, un serbatoio intermedio e valvole montate vicino alla ventosa dall'altro. “Il nostro accumulatore sono i tubi flessibili in cui pretensioniamo l'aspiratore in modo che possa essere azionato secondo necessità. Ciò comporta una notevole riduzione dei tempi di evacuazione. Utilizzando più valvole, possiamo installare vari circuiti di aspirazione indipendenti”, spiega l'esperto del vuoto. Nel presentare la soluzione puramente elettrica, che è alla pari con i sistemi pneumatici, Fiedler ha in mente la nuova valvola di ventilazione LQE. Questa viene montata direttamente sulla pinza di presa e riduce il volume effettivo da evacuare mediante precompressione. Il ventilare viene eseguito velocemente. “A seconda del sistema, parliamo di tempi inferiori a 50 millisecondi. Il segreto è l'ampia sezione trasversale, che raggiunge portate di oltre 300 litri al minuto”, sottolinea Fiedler. Il controllo completamente elettrico dell'attuatore della valvola del vuoto a 3/2 vie contribuisce a una maggiore efficienza energetica dell'intero sistema. Schmalz ha anche integrato un sensore: monitora e controlla il vuoto e il processo direttamente sulla pinza di presa. “Questo è il modo in cui rendiamo la sostenibilità in linea con la trasformazione digitale”, afferma Fiedler.

Il cuore dell'automazione del vuoto senza aria compressa è un potente generatore di vuoto: la pompa compatta GCPi. Pesa circa tre chilogrammi ed è così compatto che può essere utilizzato anche su robot leggeri. In combinazione con una batteria - è sufficiente un'alimentazione a 24 volt - è pronto per applicazioni mobili con sistemi di trasporto autonomo (AGV) e robot (AMR). “Anche dopo un breve periodo di funzionamento, la nuova pompa compatta è notevolmente più economica da utilizzare rispetto a un eiettore comparabile”, sottolinea Fiedler.

Questo concetto segue la strategia di efficienza di Schmalz, i cui prodotti si concentrano sull'uso più efficiente dell'energia. I generatori di vuoto pneumatici come il RECB rimangono parte del portafoglio. In relazione allo spazio di installazione, raggiungono elevati valori di vuoto e portate volumetriche, sono robusti e possono utilizzare le linee di aria compressa esistenti. Schmalz ottimizza costantemente i generatori di vuoto pneumatici per quanto riguarda la loro efficienza energetica. Ma ci sono altri aspetti che rendono l'automazione sostenibile: Da un lato, è una questione di durata e di quanto sia facile sostituire parti soggette a usura o separare e riciclare i diversi materiali. D'altra parte, la digitalizzazione supporta il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione predittiva. Tra le altre cose, gli utenti possono tenere d'occhio il processo e i componenti del vuoto utilizzati. Inoltre, i digital twin accelerano la messa in servizio e simulano realisticamente il processo successivo. “La digitalizzazione ci offre molti strumenti per smascherare ed eliminare i consumatori di energia”, afferma Fiedler.