ICP Magazine: CAM-robot, il progetto di Eureka System in gara per il Premio Innovazione 4.0

CAM-robot: il progetto di Eureka System in gara per il Premio Innovazione 4.0

Il Premio Innovazione 4.0 nasce per promuovere i casi particolarmente virtuosi nell’applicazione delle nuove tecnologie e del modello Industry 4.0, favorire il trasferimento tecnologico e contribuire alla crescita del comparto produttivo italiano promuovendo le realtà manifatturiere italiane che investono nella ricerca. Le testimonianze selezionate dal Comitato Scientifico Industriale vengono presentate all’interno delle Tavole Rotonde di A&T, evento fieristico di settore dedicato all’Automation e al Testing.

“La Fiera Internazionale A&T”, riporta Alberto Baban, presidente del Comitato Scientifico Industriale, “insieme al suo Comitato Scientifico Industriale che ho il piacere di guidare, ha da sempre giocato un ruolo fondamentale nell’accompagnare le imprese e gli imprenditori, con particolare attenzione alle PMI, verso una migliore competitività attraverso la conoscenza, l’applicazione e l’interconnessione delle nuove tecnologie. Tutto questo rappresenta non solo un’opportunità da cogliere ma una scelta da compiere, per recuperare competitività e per consolidare le basi di uno sviluppo industriale realmente sostenibile. Grazie a Next Generation EU e al PNRR, l’industria italiana ha l’occasione di cambiare pelle, investendo in innovazione coniugata con creatività e flessibilità, da sempre punti di forza del nostro sistema produttivo. Non basta però trasformarsi tecnologicamente: è ormai una priorità investire nelle competenze digitali, per consentire ai lavoratori di guidare e gestire le imprese secondo paradigmi tecnologici che cambiano in modo continuo e velocemente. Il cerchio innovativo si chiude facendo sistema, ovvero connettendo esperienze, visioni e buone pratiche tra imprese di filiere diverse e tra imprese localizzate in territori diversi. Avere un’impresa in grado di competere a livello mondiale significa oggi cogliere tutte le opportunità offerte dalle nuove tecnologie, saperle adattare all’interno del proprio sistema produttivo e credere convintamente nella contaminazione, cooperando in modo sistemico e senza confini territoriali, mantenendo al tempo stesso l’unicità della tradizione, dell’attitudine al lavoro e della adattabilità flessibile, che da sempre ci caratterizzano. Attraverso il Premio Innovazione 4.0, A&T intende valorizzare tutti questi aspetti insieme, coinvolgendo imprese, startup, università e centri di ricerca, al fine di favorire l’emersione e la visibilità di casi applicativi e progetti di ricerca che siano di stimolo ed esempio per tutti. Il Premio Innovazione 4.0 è per loro.”

L’edizione 2022 del Premio Innovazione 4.0, quest’anno alla sua sesta edizione, vede la partecipazione di ben 39 progetti dedicati all’innovazione competitiva, tra i quali il progetto CAM-robot presentato da Eureka System Srl.

Eureka System è un’azienda fornitrice di soluzioni su misura che si integrino perfettamente con metodi e tecnologie già in uso presso il cliente. Ponendosi come un vero e proprio partner tecnologico, Eureka System studia e sviluppa soluzioni custom per sistemi automatici industriali. La società, presente sul mercato dal 2004, aiuta le aziende a scegliere e implementare le migliori strategie di investimento per affrontare il passaggio alla digitalizzazione nei propri processi produttivi. L’azienda si misura costantemente con realtà in espansione che necessitano di visione d’insieme e capacità evolutiva, per garantire loro soluzioni innovative personalizzate e semplificate. Forte di numerose esperienze nel campo dell’automazione e con all’attivo diverse collaborazioni con importanti marchi del settore, Eureka System applica le competenze sviluppate in dodici diversi settori industriali per studiare la soluzione volta per volta più adeguata. In questa cornice, si inserisce quello che è stato lo sviluppo del CAM-robot, ideato e realizzato a partire da un progetto di Ricerca & Sviluppo interno, che è in seguito divenuto un caso applicativo industriale per una storica azienda italiana con oltre 35 anni di esperienza nel settore del poliuretano espanso.

Europoliuretani Srl è un’azienda si contraddistingue per la sua capacità di studiare per i clienti sistemi su misura all’avanguardia; è in grado di proporre una vasta gamma di prodotti e macchine per la schiumatura del poliuretano espanso, per l’applicazione della colla e guarnizione poliuretanica. Europoliuretani mira ad essere un partner di riferimento nel mondo del poliuretano, producendo sia la tecnologia di dosaggio sia il prodotto chimico, e offrendo l’assistenza tecnica. Un servizio non solo completo, ma anche su misura in base al tipo di applicazione di ogni cliente e alle sue necessità, mantenendo sempre elevata la cura al dettaglio e la passione nel loro lavoro, garanzia di successo.

È questa forza che ha permesso all’azienda di esportare i loro prodotti a livello europeo e mondiale, nonché di approcciare le sfide del mercato con spirito d’iniziativa e desiderio d’innovazione. Per rispondere alle esigenze del mercato, sempre più aziende manifatturiere sentono l’esigenza di produrre lotti unici di pezzi custom; a tal fine il parco macchine dev’essere efficiente, flessibile e interconnesso. Europoliuretani si è affidata a Eureka System per sviluppare un software innovativo per il loro sistema di miscelazione, erogazione e applicazione robotizzata di schiuma poliuretanica per guarnizioni. Questa innovativa soluzione robotica permette di utilizzare robot antropomorfi Comau come fossero macchine utensili per la stesura di guarnizioni poliuretaniche, ma con l’enorme vantaggio di poter utilizzare percorsi di erogazione definiti dinamicamente al momento della lavorazione di un ordine. Poiché i pezzi su cui si deve stendere la guarnizione differiscono da un lotto all’altro, ogni volta il robot dev’essere in grado di seguire una traiettoria complessa e sconosciuta. È proprio questa necessità di dinamismo e flessibilità, ormai sempre più preponderante nelle realtà industrial italiane industriali e manifatturiere, che ha spinto l’azienda a cercare una soluzione tecnologica alternativa alle ormai tradizionali macchine utensili.

Le macchine utensili o a controllo numerico (in lingua inglese Computerized Numerical Control, abbreviato CNC) fino agli anni Ottanta erano usate solo per lavorazioni ad alta precisione, mentre oggi molto diffuse e impiegate in quasi ogni campo della meccanica. La tecnologia delle macchine CNC ha coperto un po’ tutti i rami della meccanica e non solo; le macchine a CNC più comuni sono presse piegatrici, punzonatrici, torni, fresatrici, saldatrici e macchine di taglio lamiera. Vista l’estrema versatilità e precisione, le applicazioni delle tecnologie CNC sono state adottate in settori produttivi: falegnameria, sartoria, veleria, tappezzeria, confezionamento, movimentazione merci; esistono macchine CNC per marcare, tagliare, saldare, modellare, cucire, posizionare, misurare. Tutte queste differenti applicazioni e macchine, tuttavia, hanno uno svantaggio in comune, ossia richiedono tempi di setup importanti e l’intervento di un operatore esperto. E qui entra in gioco il progetto del CAM-robot, una soluzione robotica flessibile, replicabile e soprattutto significativamente automatizzata.

Alla base della soluzione CAM-Robot c’è KeMotion, il controller robot KEBA che gestisce i controlli di movimento e sicurezza, nonché la programmazione logica dell’antropomorfo.

Perché sia possibile effettuare lavorazioni CNC con un braccio robotico antropomorfo utilizzando percorsi dinamici, il robot è stato interfacciato con un software d’interpretazione G-code (linguaggio per macchine a controllo numerico secondo standard DIN66025). Volta per volta, il software genera i percorsi (o toolpaths) ad alta precisione che il robot dovrà seguire per lavorare i pezzi di quel determinato lotto lungo percorsi 3D ad angolo fisso. Il tutto in maniera immediata, utilizzando un’interfaccia user-friendly direttamente gestibile dall’operatore sul campo.

Nello specifico, l’elaborazione del percorso robotico avviene come segue: l’operatore importa all’interno del software un qualsiasi percorso di lavorazione personalizzato disegnato a CAD; il file DXF, tipico formato per i file di tipo CAD, viene automaticamente trasformato in un percorso utensile. C’è, inoltre, la possibilità di configurare e gestire parametri specifici relativi alla lavorazione o al tool (avvio e stop del tool, punti particolari, eccetera). A questo punto, il software del CAM-robot esegue la generazione automatica del corrispettivo programma robotico a partire dal codice G-code.

In questa prima applicazione industriale i pezzi che il CAM-robot deve lavorare sono elementi plastici o metallici, di dimensioni variabili tanto in altezza quanto in larghezza. La caratteristica che accomuna tutti i pezzi è la forma piana (rettangolare o circolare); ciò garantisce che i percorsi di applicazione della guarnizione si sviluppino sempre su un piano X, Y attraverso sequenze di segmenti rettilinei e archi di cerchio. I percorsi di applicazione della guarnizione sono definiti tramite una sequenza di righe di istruzioni G01, G02, G03, eccetera, secondo lo standard G-code sopracitato. Questi percorsi possono essere importati in formato DXF a partire da file sviluppati a CAD. Tramite l’intuitiva interfaccia software è possibile indicare diversi parametri di lavoro, ad esempio i punti di Start Erogazione e di Stop Erogazione della guarnizione, andando cioè a comandare il tool del robot, in questo caso responsabile dell’erogazione del poliuretano espanso. Altri esempi di valori gestiti direttamente dal software del CAM-robot sono la quota costante che definisce la distanza tra il tool di erogazione e il pezzo durante l’applicazione della guarnizione, e le velocità che interessano la specifica lavorazione (comprese accelerazione e decelerazione).

Per garantire al sistema elevati livelli di flessibilità e di usabilità, i percorsi di applicazione della guarnizione possono essere scritti, modificati, archiviati, cancellati, richiamati, e messi in esecuzione con notevole semplicità. Con questa soluzione innovativa di Smart Manufacturing, Eureka System è in grado di proporre agli utilizzatori finali un sistema robotico flessibile e dinamico, capace di adattarsi con facilità a nuove configurazioni di percorso e di lavorazione.

Al momento il sistema elabora percorsi robotici 3D ad angolo fisso; un potenziale ambito di crescita futuro del progetto è quello di ampliare il controllo robotico fino al Full3D, gestendo quindi percorsi di lavorazione che si sviluppano in X, Y e Z.

Quali sono i punti forti del CAM-robot? Primo fra tutto la flessibilità: la produzione diventa sempre più dinamica, con la possibilità di utilizzare percorsi robotici completamente e immediatamente configurabili da pezzo a pezzo, da lotto a lotto. Un altro punto forte è l’innovazione e la replicabilità della soluzione stessa, poiché implica l’impiego di robot industriali come centri di lavoro. L’elevato livello di automazione del processo, inoltre, garantisce la creazione automatica delle relative traiettorie robotiche: a partire da semplici file CAD il software esporta direttamente i dati di comando richiesti dal robot. Tutto ciò in maniera affidabile, grazie alla possibilità di visualizzare in maniera simulata i percorsi di lavoro, direttamente all’interno dell’interfaccia software, per verificare eventuali errori e anomalie.

Grazie alla soluzione CAM-Robot, i tempi di setup tra un pezzo da lavorare e il successivo si sono ridotti in maniera significativa. Non è più necessario scrivere i percorsi robotici manualmente o volta per volta preimpostare e fare il setup di una macchina CNC per eseguire le lavorazioni: utilizzando il CAM-Robot è sufficiente importare il file DXF relativo al pezzo che si sta per mandare in lavorazione e in pochi passaggi il robot eseguirà il nuovo percorso.

A seguito dell’applicazione di successo sviluppata per Europoliuretani, quindi, il CAM-robot viene presentato pubblicamente nel contesto del Premio Innovazione 4.0, debuttando sul mercato come soluzione industriale per applicazioni dinamiche di fresatura, lucidatura, taglio, saldatura, verniciatura, e marcatura tramite robot antropomorfi.

Come già detto, la caratteristica distintiva dei robot è la loro flessibilità. I robot industriali possono svolgere un’enorme varietà di compiti diversi (non solo lavorazioni): un unico robot può essere utilizzato per svolgere molte operazioni. Inoltre, l’area di lavoro di una macchina CNC può essere solitamente definita come un piccolo cubo. I robot antropomorfi, al contrario, hanno uno spazio di lavoro ampio e sferico e sono in grado di muoversi lungo percorsi più complessi rispetto alla maggior parte delle macchine a controllo numerico. Ad esempio, le macchine CNC tendono ad avere 3 o 4 gradi di libertà. Questo è sufficiente per molte attività di lavorazione, ma può essere restrittivo. Quasi tutti i robot industriali, invece, hanno almeno 6 gradi di libertà, il che significa che si può praticamente lavorare qualsiasi forma si desideri.

Saranno i robot le nuove macchine a controllo numerico? Certo, dipende dall’applicazione, ma con queste premesse c’è da crederci davvero.