R+W: azionamenti in ottica 4.0

Nel settore degli azionamenti per l’Industria 4.0, R+W è un partner strategico nella fornitura di soluzioni per la trasmissione e limitazione della coppia, quali: giunti a soffietto metallico, giunti a elastomero, limitatori di coppia e giunti con allunga

In un panorama economico e industriale poco incoraggiante, il settore italiano della produzione e commercializzazione di sistemi di trasmissione movimento e potenza prova a ripartire, per regalare in questo difficile 2020 qualche soddisfazione.

Nel tempo il comparto ha mostrato tassi di crescita costanti, tanto da piazzarsi tra i primi quattro per dimensione a livello mondiale e secondo per livello tecnologico solo a quello tedesco, con nicchie di eccellenza assoluta. Il fatturato del settore ha superato i 7.3 miliardi di euro, essendo lievitato dell’11,3% rispetto ai 12 mesi precedenti.

La crescita è dovuta alla capacità delle nostre imprese di rispondere alle esigenze del mercato nazionale, dove le consegne sono salite del 10,6%, ma anche a quelle dei paesi esteri dove la presenza dei nostri prodotti ha registrato percentuali di sviluppo da 11,8% punti.

Nel segmento la parte del leone la fanno le esportazioni di prodotti made in Italy che valgono il 60% del mercato. All’estero sono stati apprezzati soprattutto i prodotti del comparto dei cuscinetti e delle parti di cuscinetti – la cui domanda da oltreconfine è salita del 15% – e degli altri elementi di trasmissione (+12,3%); delle trasmissioni meccaniche (+9,3%) e infine degli ingranaggi (+7,6%).

Tuttavia, anche sul fronte domestico la richiesta si è mantenuta soddisfacente, tanto da permettere di mettere a bilancio un incremento del volume d’affari pari al 10% e arrivato pertanto a quota 5.7 miliardi, dei quali tre sono generati da società tricolori. Non mancano certo le importazioni il cui valore è stato di 2.6 miliardi di euro: la maggior parte di esse sono provenienti da Germania, Cina e Francia. Un andamento buono, dunque, sotto tutti i punti di vista per la nostra industria dei sistemi di trasmissione movimento e potenza, che pare destinata a reggere anche per il prossimo anno, alla fine del quale, stando a quanto dicono gli osservatori, non mancheranno ulteriori spazi di sviluppo.

Azionamenti e Industria 4.0

Un forte incentivo allo sviluppo del mercato dei sistemi di trasmissione è arrivato anche dall’Industria 4.0, termine che indica, generalmente, la quarta rivoluzione industriale. Più nel dettaglio, il termine indica un ulteriore stadio di sviluppo nell’organizzazione e nella gestione dell’intero processo della catena del valore nell’industria manifatturiera.

Il concetto di Industria 4.0 viene ampiamente applicato in tutta Europa, mentre negli Stati Uniti e nel resto del mondo anglosassone vengono usati altri termini correlati quali Internet Industriale e Fabbrica Digitale.

In tale fase di implementazione, sulla base delle possibili valutazioni e delle carenze più ricorrenti che possono essere rilevate grazie agli studi preliminari, si individuano le principali criticità connesse all’applicazione delle soluzioni previste dall’Industria 4.0 nelle imprese esistenti, evidenziando le ripercussioni nel settore degli azionamenti.

Aspetti fondamentali dell’Industria 4.0

L’Industria 4.0 determina la nascita di realtà innovative nel settore manifatturiero, nelle quali il reparto produttivo viene reso intelligente tramite la valutazione dell’applicabilità di sistemi di cloud computing, di Internet delle cose (Internet of Things, IoT) e ciberfisici (Cyber Physical Systems, CPS).

Il termine intelligente, riferito al reparto produttivo, indica la capacità dello stesso di trasformare il mondo fisico in un gemello digitale (digital twin) o in un modello cibernetico (cyber twin), in maniera da monitorare e prendere decisioni sui processi associati con la massima efficienza e semplicità.

Alcune delle tecnologie chiave abilitanti del processo, che verranno passate in rassegna, vengono richieste per supportare i macchinari ed i dispositivi nella variazione del loro comportamento, secondo i requisiti richiesti o sulla base di esperienze e situazioni passate.

Le tecnologie di supporto consentono la risoluzione dei problemi di produzione in maniera dinamica e di conseguenza le decisioni vengono prese in maniera appropriata all’interno del lasso di tempo prestabilito. Tali tecnologie di supporto sono relative ai sistemi di comunicazione diretta ed in tempo reale tra i diversi sistemi di produzione. Ad esempio, la tecnologia che impiega sistemi con intelligenza artificiale aiuta i componenti del sistema di produzione nell’apprendimento dalle esperienze passate, in modo da realizzare pratiche industriali intelligenti ed ampiamente approvate.

Altri concetti fondamentali della produzione intelligente sono la produzione abilitata all’Internet delle cose e il cloud manufacturing, che verranno esaminati di seguito.

Concetti chiave dell’Industria 4.0

Vengono brevemente esaminati i concetti fondamentali dell’Industria 4.0, al fine di delinearne le influenze su un settore economico fondamentale come l’industria manifatturiera.

1. Cloud manufacturing
Il cloud manufacturing è uno dei modelli di produzione avanzata che ha lo scopo di condividere le risorse di produzione in maniera comprensibile e di farle circolare efficacemente, tramite il supporto di un quadro integrato di tecnologie orientate ai servizi, di virtualizzazione, di IoT e di cloud computing.

2. Produzione assistita dall’IoT
Gli oggetti realizzati tramite produzione assistita dall’IoT, presentano come caratteristica fondamentale quella di essere intelligenti (smart). Questi oggetti smart sono in pratica capaci di percepire, interagire ed interconnettersi l’un l’altro, in modo da svolgere ulteriori funzioni connesse alle fasi di produzione in maniera automatica ed adattativa.

3. Produzione intelligente
La produzione intelligente racchiude in sé il concetto più ampio di produzione orientata all’ottimizzazione delle varie attività dei processi, impiegando tecnologie avanzate e sistemi informatici dedicati. Tali tecnologie e tali sistemi concorrono nel costituire le basi del quadro concettuale della produzione intelligente, la cui funzionalità principale è quella di supportare l’aggiornamento e la gestione della produzione, oltre agli aspetti connessi al percorso progettuale di un determinato prodotto. Inoltre, l’impiego di materiali innovativi, di modelli decisionali con caratteristiche adattative, di sensori smart, di analisi dei dati e di dispositivi intelligenti facilita l’intero ciclo di vita di un determinato prodotto.

Tecnologie chiave e azionamenti nell’Industria 4.0.

Si passano a considerare le tecnologie chiave nell’ambito dell’attuazione delle prerogative dell’Industria 4.0 finora discusse, evidenziando i risvolti possibili nel settore degli azionamenti.

1. Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione
Le Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (Information and Communication Technology, ICT) costituiscono una versione estesa delle Tecnologie dell’Informazione (Information Technology, IT), grazie alle quali è possibile realizzare sistemi unificati, comprendenti funzionalità di comunicazione e di trasmissione, in grado di immagazzinare, processare e trasmettere i dati.

2. Big Data Analytics
Tale termine, talvolta tradotto come “analisi dei dati complessi“, individua quella tecnologia concepita sulla base della sempre più diffusa facilità di accesso ai dati ed alle informazioni (con conseguente onnipresenza per entrambi) da parte delle industrie, dato l’interesse crescente delle stesse verso le reti di dati e le tecnologie come l’IoT. L’accessibilità dei dati, oramai priva di difficoltà, ha dato origine al concetto di Big Data.

3. Cloud Computing
Nell’impiego dei sistemi di cloud computing, le risorse computazionali e i servizi vengono resi disponibili tramite l’aiuto di tecnologie che supportano la visualizzazione e la scalabilità. La diffusione di tali risorse viene realizzata tramite internet.

4. Internet delle Cose (IoT)
L’Internet delle cose è un ambiente digitale nel quale diverse risorse di produzione ed oggetti vari sono integrati con attuatori, dispositivi digitali e sensori. Gli oggetti, che incorporano tali dispositivi, sono quindi connessi tra di loro, per cui i dati vengono raccolti e scambiati tra gli stessi. Quindi, lo scopo fondamentale dell’IoT è quello di supportare la comunicazione oggetto – oggetto e di condividere i dati tramite la connettività estesa tra oggetti fisici, servizi e sistemi.

5. Sistemi ciberfisici (CPS)
Tale tecnologia influenza direttamente il settore degli azionamenti. Nei sistemi ciberfisici, oggetti fisici e diverse piattaforme software sono integrati tra loro in modo da favorire l’interazione tra più componenti possibili in modo da scambiare le informazioni rilevanti. Nella realizzazione di un sistema CPS entrano in gioco diverse competenze interdisciplinari, come ad esempio quelle relative all’ingegneria meccanica, alla meccatronica, alle tecnologie di produzione, alla cibernetica, al design, alla scienza dell’informazione e alla progettazione dei processi. I sistemi embedded (o integrati), ovvero quei sistemi elettronici di elaborazione a microprocessore non riprogrammabili dall’utente per impieghi diversi da quelli per cui sono stati progettati, costituiscono una soluzione tecnica fondamentale per il conseguimento di un livello di coordinazione elevato e preciso tra gli oggetti fisici ed i servizi computazionali. Le interazioni in rete sono inoltre comprese nell’implementazione di un sistema CPS.

Di conseguenza, la realizzazione delle catene cinematiche in un qualsiasi tipo di azionamento, dovrà essere realizzato in maniera tale da rispondere ai requisiti prima indicati, tenendo conto di fattori tra cui il tempo di reazione dei sistemi di sicurezza elettronici, di norma maggiore di quello del giunto di sicurezza meccanico e l’esigenza di ridurre l’inerzia dei componenti in rotazione presenti nella catena cinematica stessa. I suddetti sistemi cibernetici, inoltre, dovranno essere concepiti in maniera tale da ridurre al minimo l’incidenza degli errori determinati dai sensori.

Faccia a faccia con Davide Fusari

Davide Fusari, country manager di R+W Italia.

Destinata a beneficiare delle opportunità di evoluzione di questi mercati è anche R+W Italia, che nel campo è fortemente presente: «Là dove si dirigono gli azionamenti, in qualità di intelligenze centrali e comandi – ha detto a questo proposito il responsabile tecnico-commerciale per la nostra Penisola Davide Fusari, ci spostiamo noi con i nostri giunti, che sovrintendono al collegamento della catena cinematica».

Nella visione di Fusari perciò azionamenti e giunti R+W sono due facce della stessa medaglia: «L’azionamento è il cervello che governa i motori responsabili del movimento di una macchina – ha proseguito – e il giunto ne connette i diversi componenti. L’uno, che può esser descritto come un autentico oggetto pensante, riveste un ruolo gestionale; l’altro vanta prerogative operative spiccate».

R+W realizza e distribuisce nel mondo giunti e limitatori di coppia a elevate prestazioni dall’alta dinamica e privi di gioco angolare: le sue attività di R&D in quest’ambito hanno seguito passo dopo passo quelle degli azionamenti. «Più questi ultimi diventano dinamici e controllabili con precisione – ha osservato Fusarie più ci è stato richiesto di migliorare il nostro prodotto in base al funzionamento degli azionamenti e dei servomotori, trainato dall’evoluzione del mercato». L’esempio viene dall’industria del packaging i cui volumi di consumo sono in ininterrotta ascesa. A questo trend si sono dovute adattare le macchine e per ciò stesso i fornitori di componentistica. Fervono gli studi e le ricerche e il risparmio energetico è il prossimo obiettivo da cogliere, visto che «in termini di velocità operativa e produttività ci si è già praticamente spinti sino al limite».

A questo punto, devono essere abbattuti i consumi: «Alimentare i molteplici motori di una macchina, quale che sia la sua specifica destinazione d’uso – ha concluso il manager – è oneroso. Per le case produttrici di giunti il goal attuale risiede nell’alleggerimento dei pesi e nell’incremento della resistenza a parità di performance, in vista del contenimento degli sprechi. Se solo si riesce a ridimensionare la domanda di energia di un terzo, il taglio della spesa annuale risulterebbe molto significativo. Si può dire che in gioco vi siano centinaia di migliaia di euro di potenziale risparmio».

Nel settore degli azionamenti per l’Industria 4.0, R+W fornisce una gamma completa di soluzioni per tutte le esigenze di trasmissione e limitazione della coppia, quali: giunti a soffietto metallico della serie BK, giunti a elastomero EK e limitatori di coppia SK, giunti con allunga ZA ed EZ.

I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessità di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilità.

I giunti a elastomero della EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti compensando i disallineamenti degli alberi.

Molti elementi condizionano la progettazione dei giunti a elastomero: da fattori quali il carico, l’avviamento e la temperatura dipende la durata dell’inserto. L’elemento elastomerico è disponibile in diverse durezze shore, per trovare sempre un compromesso adatto fa le proprietà di smorzamento, la rigidità torsionale e la correzione dei disallineamenti per la maggior parte delle applicazioni.

I limitatori di coppia SK, assolutamente privi di gioco, permettono di proteggere il sistema motore in caso di sovraccarico, scollegandolo dalla parte condotta nel giro di pochi millisecondi. Estremamente precisi, trasmettono la coppia con gande accuratezza e intervengono solo in caso di effettiva necessità. Inoltre, consentono un riarmo semplice e rapido non appena viene rimossa la causa del sovraccarico.

I giunti con allunga ZA-EZ sono ideali per collegamenti con grandi distanze assiali, eventualità spesso presente nelle macchine da imballaggio. Sono facili da montare e smontare senza che occorra muovere o allineare gli elementi da collegare. R+W ha in assortimento giunti con allunghe fino a 6 metri, che non necessitano di supporto intermedio. Disponibili in versioni speciali per quanto riguarda materiali, tolleranze, dimensioni e prestazioni, i giunti con allunga R+W, se ben dimensionati e montati correttamente, non hanno alcuna necessità di manutenzione e una durata pressochè infinita.

Per una consulenza personalizzata, è possibile contattare R+W via mail, tramite webchat disponibile sul sito del gruppo o i visitando vari canali social.

di Stefano Vinto

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