L'unità di piegatura tubi completamente automatica combina i processi a monte e a valle, unendo velocità, assenza di errori, ripetibilità e sicurezza. Sebbene questa integrazione possa essere vantaggiosa per qualsiasi produttore, risulta particolarmente interessante per le aziende che operano nel settore emergente ma competitivo della produzione di veicoli elettrici.
I veicoli elettrici (EV) non sono una novità. Agli inizi del Novecento, con l'avvento dei veicoli elettrici, a vapore e a benzina, la tecnologia dei veicoli elettrici era ben più di una nicchia di mercato. Sebbene i motori a benzina abbiano vinto questa battaglia, la tecnologia delle batterie è tornata alla ribalta ed è destinata a rimanere. Con molte città in tutto il mondo che annunciano futuri divieti sui veicoli alimentati a combustibili fossili e molti paesi che dichiarano l'intenzione di vietarne la vendita, le propulsioni alternative domineranno l'industria automobilistica. È solo questione di tempo.
I dati di vendita dimostrano che i veicoli alimentati con carburanti alternativi stanno guadagnando terreno da anni. Secondo l'Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA), nel 2020 il mercato statunitense dei veicoli elettrici, ibridi plug-in (PHEV), a celle a combustibile e ibridi diversi dai PHEV rappresentava il 7% del totale. Questo mercato era praticamente inesistente 20 anni fa. I dati dell'Autorità federale tedesca per i trasporti automobilistici parlano da soli: la quota di veicoli con propulsori alternativi sul totale dei veicoli immatricolati in Germania tra gennaio e novembre 2021 si avvicina al 35%. Nello stesso periodo, la quota di veicoli elettrici a batteria (BEV) di nuova immatricolazione si attestava intorno all'11%. Per quanto riguarda le autovetture, la crescita dei nuovi veicoli elettrici in Germania è particolarmente marcata. In questo segmento, la quota di veicoli elettrici sul totale delle autovetture di nuova immatricolazione per l'intero anno 2020 era del 6,7%. Da gennaio a novembre 2021, questa quota è aumentata vertiginosamente, superando il 25%.
Questo cambiamento sta portando a trasformazioni radicali per le case automobilistiche e per l'intera catena di fornitura. La costruzione leggera è un tema centrale: più leggero è il veicolo, minore è il consumo energetico. Questo aumenta anche l'autonomia, un fattore cruciale per i veicoli elettrici. Questa tendenza ha inoltre determinato cambiamenti nei requisiti di curvatura dei tubi, con una crescente domanda di componenti compatti e ad alte prestazioni, in particolare tubi a parete sottile realizzati con materiali ad alta resistenza. Tuttavia, i materiali leggeri come l'alluminio e le plastiche rinforzate con fibra di carbonio sono spesso più costosi e più difficili da lavorare rispetto all'acciaio tradizionale. Collegato a questa tendenza è il notevole aumento dell'utilizzo di forme diverse da quella circolare. Le strutture leggere richiedono sempre più forme complesse e asimmetriche con sezioni trasversali differenti.
Una pratica comune nella produzione automobilistica consiste nel piegare tubi rotondi e idroformarli fino a ottenere la forma finale. Questo metodo funziona per le leghe di acciaio, ma può risultare problematico con altri materiali. Ad esempio, la plastica rinforzata con fibra di carbonio non si piega a basse temperature. A complicare ulteriormente le cose, l'alluminio tende a indurirsi con il tempo. Ciò significa che tubi o profilati in alluminio sono difficili o impossibili da piegare pochi mesi dopo la loro produzione. Inoltre, se la sezione trasversale desiderata non è circolare, è molto più difficile rispettare le tolleranze predefinite, soprattutto quando si utilizza l'alluminio. Infine, la sostituzione dei tradizionali cavi in ​​rame con profilati e barre in alluminio per il trasporto di corrente è una tendenza in crescita e una nuova sfida per la piegatura, poiché i componenti presentano un isolamento che non si danneggia durante il processo.
Il passaggio ai veicoli elettrici sta causando cambiamenti nella progettazione delle piegatrici per tubi. Le tradizionali piegatrici standard con parametri di prestazione predefiniti stanno lasciando il posto a macchine specifiche per prodotto, personalizzabili in base alle esigenze dei produttori. Prestazioni di piegatura, misure geometriche (come raggio di curvatura e lunghezza del tubo), spazio per gli utensili e software vengono tutti adattati per meglio soddisfare i requisiti specifici di processo e prodotto del produttore.
Questo cambiamento è già in atto e non farà che intensificarsi. Affinché questi progetti si concretizzino, il fornitore del sistema necessita della necessaria competenza nella tecnologia di piegatura, nonché delle conoscenze e dell'esperienza necessarie nella progettazione di utensili e processi, che devono essere integrate fin dalle prime fasi della progettazione della macchina. Ad esempio, per produrre profili in alluminio con diverse sezioni trasversali sono necessarie forme di utensili complesse. Pertanto, lo sviluppo e la progettazione ottimizzata di tali utensili diventano sempre più importanti. Inoltre, la piegatura del CFRP richiede un meccanismo che applichi una piccola quantità di calore.
Le crescenti pressioni sui costi che stanno investendo l'industria automobilistica si ripercuotono anche sull'intera catena di fornitura. Tempi di ciclo brevi ed estrema precisione sono ora più importanti che mai. Le aziende che mirano a rimanere competitive devono utilizzare le risorse in modo efficiente. Ciò include non solo le risorse di tempo e materiali, ma anche le risorse umane, in particolare i dipendenti chiave della produzione. In questo ambito, processi intuitivi e affidabili sono un fattore chiave per migliorare l'efficienza dei costi.
I produttori di tubi e gli OEM che gestiscono la fabbricazione dei tubi internamente potrebbero, per far fronte alle incessanti pressioni sui costi e ad altre esigenze, ricercare macchine ad alte prestazioni che soddisfino con precisione le loro necessità. Le moderne presse piegatrici devono utilizzare una strategia tecnologica multistadio che includa caratteristiche come utensili di piegatura multiraggio personalizzabili, che facilitano piegature semplici e precise con tubi molto corti tra una piegatura e l'altra. Questo sviluppo nella tecnologia di piegatura si rivela particolarmente utile nella produzione di componenti tubolari con raggi multipli, nella produzione di sistemi di piegatura "a curva" o nella produzione di altri sistemi di tubi complessi. Le macchine per la gestione di piegature complesse possono ridurre i tempi di ciclo; per i produttori ad alto volume, anche pochi secondi risparmiati per componente possono avere un enorme impatto positivo sull'efficienza produttiva.
Un altro elemento chiave è l'interazione tra l'operatore e la macchina. La tecnologia deve supportare l'utente il più possibile. Ad esempio, l'integrazione della retrazione della matrice di piegatura – una situazione in cui la matrice di piegatura e il braccio oscillante operano separatamente – consente alla macchina di regolare e posizionare diverse geometrie di tubi durante il processo di piegatura. Un altro concetto di programmazione e controllo inizia a preparare l'albero per la piegatura successiva, mentre la piegatura in corso è ancora in corso. Sebbene ciò richieda un controllore che monitori continuamente e automaticamente l'interazione degli assi per coordinarne i movimenti, lo sforzo di programmazione produce enormi vantaggi, riducendo i tempi di ciclo dal 20 al 40% a seconda dei componenti e della geometria del tubo desiderata.
Considerato il passaggio a propulsori alternativi, l'automazione è più importante che mai. I produttori di piegatubi devono concentrarsi su un'automazione estesa e sulla capacità di integrare flussi di lavoro che vadano oltre la semplice piegatura. Ciò vale non solo per le piegature di tubi nella produzione in serie su larga scala, ma anche, e in misura crescente, per la produzione in serie molto piccola.
Le moderne presse piegatrici per la produzione di grandi volumi, come la CNC 80 E TB MR di Schwarze-Robitec, sono ideali per le esigenze dei produttori della filiera automobilistica. Caratteristiche come tempi di ciclo ridotti ed elevata efficienza delle risorse sono fondamentali, e molti produttori si affidano a opzioni quali l'ispezione delle saldature, il sistema di taglio integrato e le interfacce robotizzate.
Nella lavorazione completamente automatizzata dei tubi, le varie fasi del processo devono essere affidabili, prive di errori, ripetibili e veloci per garantire una qualità costante dei risultati di piegatura. Le fasi di lavorazione a monte e a valle devono essere integrate in tale unità di piegatura, tra cui pulizia, piegatura, assemblaggio, formatura delle estremità e misurazione.
Anche le attrezzature di movimentazione, come i robot e i componenti aggiuntivi quali i dispositivi di movimentazione tubi, devono essere integrate. Il compito principale è determinare quali processi siano più adatti all'applicazione specifica. Ad esempio, a seconda delle esigenze del produttore, un sistema di carico a nastro, un sistema di carico a catena, un trasportatore a elevatore o un trasportatore per materiali sfusi potrebbero essere il sistema più indicato per un alimentatore tubolare. Alcuni produttori di presse piegatrici semplificano al massimo l'integrazione offrendo sistemi di controllo proprietari che funzionano in combinazione con il sistema ERP (Enterprise Resource Planning) del produttore.
Sebbene ogni passaggio aggiuntivo allunghi la catena di processo, l'utente non subisce alcun ritardo poiché il tempo di ciclo generalmente rimane invariato. La differenza principale nella complessità di questo sistema di automazione risiede nei rigorosi requisiti di controllo necessari per integrare l'unità di piegatura nella catena di produzione e nella rete aziendale esistenti. Per questo motivo, le piegatrici per tubi devono essere pronte per l'Industria 4.0.
Nel complesso, l'integrazione è fondamentale. È essenziale che i produttori di apparecchiature originali (OEM) collaborino con costruttori di macchine che abbiano una vasta esperienza nello sviluppo di macchine compatibili con i vari sottosistemi di un processo di produzione completamente automatizzato.
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