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Friday, 21 Luglio 2017
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Nuovi trend per il Body Assembly: giunzioni miste e soluzioni laser ad alta produttività

Comau Opengate. Si tratta  di una stazione di framing comprensiva di 18 robot che lavorano contemporaneamente, con una capacità di circa 100 punti di saldatura in un tempo ciclo  di 52 secondi. È qui che nascono e vengono assemblate le scocche della 500X e della Jeep Renegade. Comau Opengate. Si tratta di una stazione di framing comprensiva di 18 robot che lavorano contemporaneamente, con una capacità di circa 100 punti di saldatura in un tempo ciclo di 52 secondi. È qui che nascono e vengono assemblate le scocche della 500X e della Jeep Renegade.

Grazie a consolidate competenze nella progettazione di sistemi avanzati per la saldatura e l’assemblaggio destinati al settore automobilistico, Comau è in grado di affiancare il cliente nella gestione di un intero processo produttivo, con la proposta di soluzioni tecnologiche sempre più innovative e performanti.


di Giuseppe Costabile

Giugno Luglio 2016

 

Comau è uno dei principali produttori al mondo di tecnologia dedicata ai processi di saldatura e assemblaggio per il settore automobilistico. Un comparto industriale in cui vanta una presenza e un’esperienza di oltre 40 anni e un consolidato know-how nella progettazione di sistemi avanzati per la saldatura di scocche, sottogruppi e body shop completi. La richiesta di soluzioni sempre più flessibili, di sistemi capaci di operare su grandi volumi e su molteplici modelli, unita alla necessità delle case automobilistiche di utilizzare sempre più frequentemente tecnologie di giunzione della lamiera e di nuovi materiali, sono alcuni dei driver che orientano Comau nell’elaborazione di nuove soluzioni produttive per applicazioni di Body Assembly, pensate per ottimizzare i processi di produzione dei clienti nell’ottica della lean manufacturing. Per rispondere a queste necessità di mercato, partendo da una storica competenza nella gestione di processi di Spot Welding, Comau è da tempo impegnata nello sviluppo di diverse tipologie di giunzione, destinate a qualunque componente del corpo delle vetture: dalla tradizionale saldatura a punti alla saldatura ad arco automatizzata, da lavorazioni di rivettatura su materiali leggeri fino alla brasatura e alla saldatura laser 3D. La profonda conoscenza di questo settore industriale consente inoltre alla multinazionale italiana, parte del Gruppo FCA, di affiancare il cliente come un vero e proprio partner produttivo, capace di offrire alle aziende non solo servizi e tecnologie mirate, ma soprattutto soluzioni operative efficienti e problem solving, con l’obiettivo di rendere più performanti le lavorazioni di saldatura e assemblaggio che devono essere eseguite. Partendo da un approccio che si basa sulla leading culture of automation, Comau mette quindi a disposizione del mercato tutte le competenze tecniche del proprio team e il valore aggiunto acquisito nella gestione completa di processi di saldatura e assemblaggio per l’auto, dalla fornitura di tecnologia, all’automazione della produzione, dall’efficientamento dei processi di lavoro alla razionalizzazione della logistica e della sicurezza, fino al contenimento dei consumi energetici.

Nuove tecnologie per nuovi materiali
Nel settore Automotive l’impiego di materiali leggeri per la costruzione delle vetture - come acciai alto-resistenziali, leghe di alluminio, magnesio e compositi - è in continua crescita. Questo trend fa seguito alle recenti disposizioni legislative e regolamentari che, in materia di tutela ambientale e di sicurezza, disciplinano la riduzione dei gas a effetto serra per poter contenere l’inquinamento. Nei prossimi dieci anni, per raggiungere gli obiettivi di riduzione di peso e, quindi, di diminuzione di emissione di CO2 previsti per legge, si stima, infatti, che la percentuale di utilizzo dei materiali leggeri per la produzione di vetture passerà dal 29% al 67% entro il 2025. Ciò significa che su ogni automobile il numero di componenti realizzati con materiali leggeri sarà mediamente più del doppio rispetto al passato. Ecco perché le case costruttrici necessitano sempre più frequentemente di gestire operazioni di saldatura e assemblaggio applicabili sia su materiali tradizionali che sui cosiddetti lightweight materials. Questa richiesta di mercato ha portato a un cambiamento significativo nei sistemi di produzione, oltre che all’introduzione di nuovi processi di giunzione dei singoli componenti e allo sviluppo di tecnologie fino a oggi poco utilizzate per la giunzione di acciai dolci. A questo consegue una diversificazione importante delle tecnologie di assemblaggio richieste dai produttori auto: è prevedibile infatti che nel prossimo futuro la metodologia di giunzione più utilizzata per l’assemblaggio di nuovi materiali sarà l’incollaggio, rispetto alle più tradizionali giunzioni termiche (come saldatura a resistenza, ad arco, laser, ecc) e alle giunzioni meccaniche (quali rivettatura, avvitatura, ecc). Anche Comau, nella sua politica di sviluppo destinata alle nuove tecnologie di giunzione per i materiali leggeri sta quindi dedicando - e continuerà a farlo - un grande interesse non solo alla ricerca e proposta di innovativi processi di incollaggio, ma anche alle giunzioni eseguite tramite l’utilizzo della tecnologia laser e della saldatura a punti su alluminio. Lo dimostra la recente realizzazione e la fornitura di impianti completi per applicazioni di Body Assembly che hanno permesso di creare il primo pick-up al mondo con una carrozzeria costruita totalmente in alluminio, oggi prodotto da una delle maggiori case automobilistiche americane.

Sistemi innovativi per la saldatura industriale
Pur essendo uno tra i più importanti Systems Integrator nel settore dell’Automotive, grazie a significativi investimenti in Innovazione & Sviluppo, Comau offre al mercato prodotti standard destinati a ottimizzare operazioni di saldatura in molteplici comparti industriali. Tra questi la Spot Welding Machine, un vero e proprio sistema di saldatura integrato dove un robot a polso cavo Comau e un utensile di saldatura si fondono in un’unica macchina, senza necessità di un kit di adattamento. La pinza di saldatura, interamente progettata e costruita da Comau, è dotata di un corpo interamente in alluminio, layout componenti ottimizzato e un trasformatore alleggerito, sviluppato appositamente per l’applicazione. Grazie a questi interventi il peso totale della pinza varia tra i 65 e i 90 kg, che inoltre risulta più piccola e compatta. Sono numerosi i vantaggi della Spot Welding Machine: grazie all’impiego di una pinza più maneggevole e di minori dimensioni, completamente standardizzata, può eseguire una vasta gamma di giunzioni, su qualunque componente del corpo dell’autovettura, in modo più agevole ed efficiente. Per garantire una maggiore sicurezza operativa tutti i cavi di alimentazione della pinza e del robot sono completamente integrati nel corpo del robot. Operando inoltre con un robot antropomorfo di taglia più piccola - con payload da 90 kg, uno sbraccio massimo di 2,2 m e un peso di 600 - 650 kg - la Spot Welding Machine può eseguire saldature in modo estremamente veloce e con consumi ridotti. Grazie infine alla possibilità di creare celle automatizzate ad alta densità di robot, l’impiego della Spot Welding Machine permette di contribuire a un aumento importante della produzione di uno stabilimento, andando a ottimizzare e a snellire il layout di fabbrica (può essere montata sia a pavimento sia a soffitto). La pinza di saldatura Comau denominata Compact Welding Gun, è parte integrate del sistema ed è stata sviluppata partendo da un principio di semplicità e modularità. Dotata di tre corpi standard (“C”, “X”, “CXR”) è in grado di offrire una soluzione robusta e compatta, con un prodotto versatile, per soddisfare il 100% dei requisiti tipici della saldatura della carrozzeria auto. Operazioni che spesso richiedono il raggiungimento di grandi performance con il massimo della flessibilità operativa. Non è un caso, infatti, che questa innovativa pinza Comau, a pochi anni dal suo lancio sul mercato vanti già oltre 3.000 applicazioni installate in tutto il mondo, presso i principali costruttori di auto. Al modello Compact Welding Gun, Comau affianca anche la Versa Welding Gun, di taglia più grande e destinata al mercato americano, oltre alla nuova RSW Aluminium Welding Gun espressamente progettata per eseguire la saldatura su componenti auto in alluminio, che verrà ufficialmente lanciata sul mercato nel corso del 2016.

Applicazioni d’eccellenza per la saldatura laser
Comau è una società precorritrice nell’utilizzo di tecnologia laser per la saldatura nel settore automotive. È stata, infatti, la prima azienda a progettare e a realizzare uno scanner 3D capace di saldare in tre dimensioni. A livello di engineering, da lungo tempo, Comau si dedica allo sviluppo di soluzioni laser ad alta produttività, in grado di rendere più efficienti e più snelli i processi produttivi dei clienti. Rispetto alle tecnologie precedentemente descritte, la saldatura laser garantisce infatti la possibilità di ottenere operazioni di assemblaggio con un maggior grado di rigidezza e, quindi, minori distorsioni residue sui pezzi saldati e una qualità geometrica superiore. L’impiego di impianti per la saldatura laser consente inoltre di ottimizzare ulteriormente il layout di uno stabilimento industriale, razionalizzando e contraendo il numero di stazioni di lavoro necessarie per condurre l’intero processo, a parità di produttività ed efficienza operativa. Molteplici solo gli esempi di eccellenza. Tra questi, merita una citazione particolare un’applicazione di Remote Laser Welding condotta nello stabilimento Fiat Chrysler Automobiles di Melfi, con la realizzazione di due sistemi automatizzati, a tecnologia avanzata, con cui vengono saldate la Jeep Renegade e la nuova Fiat 500X. Si tratta di un’isola laser per l’assemblaggio dell’ossatura delle porte anteriori e posteriori delle due autovetture, e di una linea robotizzata di taglio laser dedicata all’esecuzione delle operazioni successive al montaggio delle parti mobili di entrambi i modelli. L’isola di Remote Laser Welding è costituita da due celle: la prima con un robot dedicato all’operazione di bugnatura e la seconda con due robot di saldatura. Per un totale di tre robot SmartLaser integrati con sorgenti laser in fibra da 4 kW. L’impianto di saldatura è costituito da due celle indipendenti dedicate all’operazione di bugnatura necessaria per la preparazione del rinforzo canalino e della saldatura laser remota del canalino stesso con l’ossatura della porta. Il ciclo di lavoro è il seguente: l’operazione di bugnatura effettuata tramite impulsi laser sul canalino consente di ottenere una serie di bugne in corrispondenza della posizione dei tratti laser, per garantire un gap costante necessario alla fuoriuscita dei vapori di zinco che si sviluppano nell’operazione di saldatura. Vengono in tal modo eseguite, in media, 100 bugne su ogni ossatura, in un tempo di circa 13 secondi. Dopo la preparazione del rinforzo canalino, questo viene caricato insieme all’ossatura su un’attrezzatura di geometria e, tramite una tavola girevole automatica, entrambi vengono portati all’interno della cabina laser. Quando la tavola è in posizione, i due sistemi di saldatura laser remota, Comau SmartLaser, eseguono la giunzione dell’ossatura anteriore e di quella posteriore. Il valore aggiunto ottenuto con questo impianto è significativo. In un ciclo completo vengono saldate le quattro ossature delle porte anteriori e posteriori per entrambi i modelli delle vetture, con un tempo per la saldatura laser remota dei 50 tratti laser di circa 26 secondi. La capacità produttiva massima di quest’isola è di 55 jph (job per hour), con un tempo ciclo di 62 secondi e un’efficienza globale del 94% ed è progettata per gestire una produzione a lotti di quattro modelli.

Sempre a Melfi, la cella per il taglio laser 3D
Sempre nello stabilimento di Melfi, Comau ha installato anche una linea di taglio laser studiata per posizionare le piastre dei due puntoni anteriori della scocca auto, dove viene montato il frontale della vettura con una tolleranza di 0,5 mm rispetto alla posizione dei parafanghi. Questa applicazione permette di gestire gli accoppiamenti del frontale della vettura con tolleranze molto contenute. In particolare, la stazione laser è costituita da due robot Comau Smart5 NJ110 per il taglio laser 3D del puntone destro e sinistro, integrati con ottiche laser con autofocus a sensore capacitivo e sorgenti laser in fibra da 2 kW. All’interno della stazione laser sono posizionati dei sensori di misura, che rilevano la posizione dei due parafanghi e dei puntoni, per permettere ai robot la correzione del percorso di taglio: i puntoni vengono così tagliati sempre alla stessa distanza rispetto alla posizione dei due parafanghi. Dopo l’operazione di taglio laser dei due puntoni, la scocca viene traslata nella stazione successiva e grazie ad un robot manipolatore le due piastre vengono portate a contatto con i puntoni e saldate con un processo di saldatura a filo continuo  o saldatura MAG. Notevoli anche in questo caso le performance raggiunte: la capacità produttiva di questa linea è di 55 jph, con un’efficienza globale dell’85%. Anche questo impianto, come quello descritto poco sopra, è altamente flessibile e consente la gestione di quattro modelli di vetture. Oggi Comau è presente in tutto il mondo - in 17 Paesi, con 33 sedi, 15 stabilimenti di produzione - e una strategia aziendale globale che mira allo sviluppo di soluzioni e di processi di giunzione innovativi sia per l’assemblaggio di materiali tradizionali che per applicazioni su quelli leggeri. I suoi 5 centri di sviluppo - situati in Italia, Stati Uniti, Cina e Francia - lavorano per la progettazione di soluzioni che apportino significativi vantaggi nella produzione delle vetture, anche per volumi medio-alti. Da tempo, Comau collabora infatti con i più importanti costruttori Automotive per lo sviluppo di soluzioni flessibili e standard destinate ad alti volumi produttivi, acquisendo competenze sempre più elevate nell’impiego di nuovi materiali. Una caratteristica che la rende, a tutti gli effetti, un’azienda di riferimento mondiale nella fornitura di sistemi innovativi per la saldatura e l’assemblaggio di autovetture.

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