Compatto e robotizzato per il terzismo flessibile e di qualità

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1 L opinione dell utilizzatore Compatto e robotizzato per il terzismo flessibile e di qualità Massimo V. Malavolti L azienda Verniciatura Pivetti è un terzista di verniciatura di Carpi (Mo). Fondata nel 66 da Elio Pivetti, oggi l imprenditore è coadiuvato da Luca nella gestione e sviluppo dei servizi di verniciatura che offre al settore del legno (fig. 1). «Ho messo a frutto l esperienza nella lavorazione del legno che ho maturato fin da ragazzino inizia Elio Pivetti - dedicandomi alla sua finitura, a partire dalla fine degli anni 60. In azienda ci siamo sempre dedicati alla verniciatura di manufatti per esterno, serramenti - finestre, persiane, antoni e portoncini balustre e altre strutture di legno. Il livello di qualità dei nostri processi, insieme all esperienza e l abilità dei nostri collaboratori, ci ha permesso di ampliare l esperienza anche per le finiture di interni, scale, profili decorativi, porte. Lo spazio a disposizione è rimasto quello originario: penso che le risorse economiche che l azienda crea debbano essere investite in sistemi tecnologicamente evoluti. più che in mattoni. Abbiamo vissuto tutte le tappe principali d evoluzione del settore, dall iniziale cabina manuale alle vasche ad immersione, per passare all impianto in linea, all installazione di un sistema di depurazione delle emissioni a carboni attivi (e loro rigenerazione), alla trasformazione dei cicli con l introduzione dei prodotti all acqua (il sistema di depurazione è ancora oggi perfettamente funzionante, anche se inattivo, dato che usiamo esclusivamente prodotti all acqua). Ora, contando anche sulle preziose risorse dell entusiasmo e della capacità tecnica e im- 1 Da sinistra, Luca ed Elio Pivetti, insieme a Massimiliano Gigante (Cma Robotics). 27 Verniciatura del Legno

2 2 I 2 robot CMA antropomorfi ad autogenerazione dei programmi. 3 Il primo tratto del tunnel d appassimento ed essiccazione. prenditoriale di Luca, abbiamo trasformato l impianto di verniciatura, automatizzando completamente la fase d applicazione con 2 robot antropomorfi a generazione automatica dei programmi, e adottando un sistema di trasferimento vernici elettrostatico (fig. 2). Verniciamo serie piccole e medie, con grande flessibilità e cura del dettaglio. Siamo attrezzati per rispondere a una domanda di qualità, sia per quanto riguarda gli esterni che gli interni». L impianto «Nel reparto di verniciatura, separato da quello della preparazione e levigatura prosegue Elio Pivetti - abbiamo un impianto ad anello (Vidali Impianti) composto da una grande cabina d applicazione a velo d acqua 6 27 Verniciatura del Legno

3 con pavimento grigliato, un tunnel d appassimento ed essiccazione ad accumulo (fig. 3) e un flow-coating mobile. E un impianto fatto su misura per le dimensioni del nostro capannone. Naturalmente, ciò ha richiesto un lavoro di sviluppo del progetto di grande precisione e ingegno, in questo Marzio Vidali è stato veramente un collaboratore di cui siamo molto soddisfatti: abbiamo concentrato in uno spazio relativamente piccolo le soluzioni migliori per poter ottenere un prodotto di qualità, pur mantenendo una capacità produttiva soddisfacente. Dal punto di vista della gestione, un impianto compatto si gestisce meglio, si presta a ottimizzazione e miglioramenti più rapidi, e consente il controllo preciso di alcuni parametri spesso non valutati a fondo, ma che sono cruciali per chi vernicia: per fare due esempi, i volumi d aria in gioco e la possibilità di controllarne caratteristiche fondamentali come le temperature e l umidità». «L ampiezza della cabina, il funzionamento della linea passo a passo, il lungo essiccatoio ad accumulo, il controllo dei flussi e dei parametri dell aria, per continuare con gli esempi interviene Luca Pivetti - ci hanno hanno permesso sia di passare ai prodotti all acqua (utilizziamo sistemi completamente a base acqua dal 2000) e di poter sfruttarne le evoluzioni qualitative, sia di integrare un sistema robotizzato d applicazione molto flessibile, di concezione moderna e con prestazioni qualitative superiori. Il sistema di trasporto aereo è composto da 130 barre. Il carico medio di ciascuna barra (naturalmente, il carico Il sistema d applicazione effettivo dipende dalle dimensioni dei pezzi) è di 3 finestre (o persiane, o antoni). Diciamo che, lavorando su 1 turno e mezzo, verniciamo 200 finestre complete al giorno». «Abbiamo lavorato più di due anni intorno alle modifiche migliorative del nostro processo. Nella prospettiva del miglioramento continuo, sia qualitativo sia eco- 4 Ciascun robot copre un area di lavoro di 3000 x 3500 mm. 27 Verniciatura del Legno

4 5 Gli armadi di comando dell impianto e dei robot. 6 La postazione di scansione tridimensionale dei pezzi prima dell ingresso nella cabina di verniciatura. 7 La scansione tridimensionale dei pezzi. nomico continua Luca Pivetti - i motivi che ci hanno convinto della necessaria modifica della fase d applicazione erano: - migliorare la qualità dell applicazione, sia rendendo il nostro standard omogeneo - eliminando le inevitabili variazioni tipiche dell applicazione manuale sia adeguandolo alle nuove e complesse forme dei serramenti dovute all aumento delle prestazioni di isolamento richieste dal mercato. Per quest ultimo motivo, le sagome di costa dei serramenti richiedono un attenzione particolare, e una grande penetrazione dei prodotti vernicianti nelle loro complicate geometrie - migliorare la produttività del lavoro, dedicando il personale alle attività speciali, e comunque a più alto valore aggiunto. Le altre due condizioni che dovevano essere soddisfatte erano la possibilità di ottenere la stessa flessibilità che caratterizza l applicazione manuale, in modo da poter verniciare la maggior 8 27 Verniciatura del Legno

5 gamma di pezzi, sia per esterno sia per interno e, ovviamente, i vincoli di spazio che caratterizzano il nostro impianto». «Le opzioni d automazione disponibili erano 3: i reciprocatori, i sistemi ad assi cartesiani, e i robot antropomorfi. Ciascuna soluzione sottolinea Luca Pivetti - presentava vantaggi e inconvenienti. Sinteticamente: - investimento ragionevole, semplicità di gestione, ma minore flessibilità d uso e precisione d applicazione con i reciprocatori (in particolare, più difficoltà d applicazione nelle zone di costa) - buona flessibilità d uso e precisione d applicazione ma grandi spazi occupati dai sistemi ad assi cartesiani. Per esempio, sarebbe stato complicato l impiego del nostro flow-coating mobile, così come l uso manuale della cabina, quando necessario - i robot antropomorfi, che invece sono flessibili, occupano uno spazio ragionevole, si integrano bene con l impiantistica preesistente (fig. 4). Restava da risolvere un problema di semplicità d uso, in particolare per le attività tipiche di un azienda come la nostra, che vernicia per conto terzi: la rapidità d adattamento e di programmazione è un fattore essenziale (fig. 5). La soluzione a questo problema, che abbiamo ricercato insieme ai tecnici della Cma Robotics è stato l elemento vincente dell investimento che abbiamo effettuato». I robot si autoprogrammano «I sistemi di programmazione dei robot sono cambiati interviene Massimiliano Gigante (Cma Robotics) e ai classici punto a punto e autoapprendimento si aggiunge ora l autoprogrammazione». Abbiamo sviluppato un software organizzato intorno ad alcune famiglie di prodotto (per esempio: finestre, persiane, antoni). Per ciascuna famiglia, e fase di processo (fondi o finiture, per esempio) sono dati alcuni parametri essenziali. Semplificando, la famiglia delle finestre richiede una configurazione che tenga conto delle caratteristiche delle coste (interno ed esterno), del modo di verniciare 8 L avanzamento della scansione sullo schermo di controllo. 9, 10 e 11 La sequenza dell applicazione. 27 Verniciatura del Legno

6 tali zone (conoscenza specifica di Verniciatura Pivetti, da trasmettere al software), e delle facce (che naturalmente non sono piene). La famiglia delle persiane richiede una configurazione che tenga conto della speciale conformazione a liste sovrapposte delle facce, e così via. Un portale di lettura effettua una scansione tridimensionale dei pezzi appesi a ciascuna barra portapezzi. I dati di posizionamento sulla barra portapezzi e quelli dimensionali sono trasferiti al software di gestione, che li elabora secondo il relativo parametro famiglia, e li trasferisce ai 2 robot (al primo robot si presenta una faccia, al secondo quella opposta). Per ciascun tipo di pezzo, posizione sulla barra portapezzi e dimensione, il robot genera il programma corretto ed esegue l operazione d applicazione». «Il portale di lettura (fig. 7) riprende Luca Pivetti è mobile (su encoder). Trasla intorno ai pezzi appesi sulla barra ferma nell apposita postazione (è quella che precede la postazione del primo robot). Questa soluzione, che è stata motivata principalmente da motivi di spazio, in realtà si è rivelata utile, perché dimensioni e posizione dei pezzi sono lette in modo molto preciso, essendo i pezzi fermi (fig. 8). Il tempo di lettura è compatibile con i tempi di realizzazione dell applicazione dei robot, che applicano a pezzi fermi (il trasportatore avanza passo a passo). Tra il primo e il secondo robot, durante la traslazione, le barre portapezzi effettuano una rotazione a 180. Così, il primo robot vernicia una faccia e le coste, il secondo l altra faccia, e comple Verniciatura del Legno

7 ta le coste (figg. 9, 10 e 11). Il passo successivo invia la barra con i pezzi verniciati all ingresso del tunnel di essiccazione, a U, dove le barre si collocano in accumulo trasversale. Il primo tratto è quello di appassimento, il secondo di essiccazione finale. I tempi di processo (e quindi la cadenza del trasportatore passo a passo) variano a seconda dei lotti, ma supponendo di verniciare tre finestre per barra, come in questo momento, è necessario mantenere l umidità relativa entro un intervallo controllato, per evitare problemi di spolvero. Per questo in cabina sono stati posizionati degli umidificatori, che intervengono quando l UR scende al di sotto del 70%. Il controllo dell UR è tra l altro funzionale al miglior uso dell applicazione elettrostatica (fig. 12). A questo proposito, l applicazione elettrostatica ha richiesto l isolamento del circuito, perché applichiamo prodotti all acqua, ma ci consente risparmi significativi di prodotto, e un applicazione più uniforme su tutta la superficie del pezzo, probabilmente dovuta anche all assenza dei rimbalzi (applichiamo pressioni inferiori rispetto a quanto eravamo abituati in precedenza). La regolazione dei parametri dell elettrostatica, delle pressioni d applicazione, della viscosità dei prodotti applicati, dei ventagli e degli angoli d attacco, sono tutti parametri che hanno richiesto progressivi interventi d ottimizzazione, che tuttavia oggi sono trasferiti automaticamente ai nuovi programmi che via via si generano». 12 La centralina di controllo dell umidità relativa. 13 Sui bracci dei robot arrivano 2 circuiti vernici indipendenti. 27 Verniciatura del Legno

8 14 Il tratto finale del tunnel d essiccazione, durante la fase di scarico. I cicli «Il ciclo tipico per esterni prevede, dopo la levigatura del legno crudo, l applicazione di un impregnante a flowcoating, fondo e finitura robotizzata, con carteggiatura intermedia. Il flow-coating si posiziona in linea, nello spazio davanti alla parete della cabina e al centro rispetto ai due robot, che sono 15 I robot effettuano e mantengono, ciclo dopo ciclo, ritmi e attenzione invariati nell applicazione delle vernici anche nelle zone più complesse Verniciatura del Legno

9 naturalmente disattivati durante la fase d impregnazione. Quando l impianto è in configurazione impregnazione, non si effettua la rotazione delle barre portapezzi». «Ciascun robot è dotato di doppio circuito d alimentazione - prosegue Luca Pivetti - cosa che ci permette una maggiore rapidità di cambio colore/prodotto (il sistema è posizionato sul braccio del robot, così da minimizzare anche lo scarto di vernice nel momento del cambio, fig. 13). Applichiamo cicli trasparenti e cicli pigmentati (in questo caso, con impregnante del colore della finitura). L aumento qualitativo offerto dal sistema robotizzato ed elettrostatico d applicazione è ancora più evidente con i cicli pigmentati. La finitura è eccezionale, sia dal punto di vista estetico, sia dal punto di vista della mano. Una caratteristica che ci permette di offrire il servizio di verniciatura anche per pezzi destinati agli interni». Conclusioni «Riassumendo conclude Luca Pivetti la modifica migliorativa del nostro sistema d applicazione ha raggiunto tutti gli obbiettivi che ci eravamo posti. Abbiamo migliorato la qualità del processo e del risultato finale, e contemporaneamente aumentato la flessibilità d impiego della linea. Sfruttiamo a fondo le qualità dei prodotti all acqua che i nostri fornitori continuano a migliorare, e ne sprechiamo molto meno. Abbiamo aumentato la produttività della nostra squadra di lavoro e del nostro impianto, e ottenuto capacità produttiva aggiuntiva (fortunatamente, il progetto dell impianto aveva previsto un tunnel d essiccazione adeguato! fig.14). Utilizziamo una cellula robotizzata all avanguardia, ma estremamente flessibile, che valorizza le nostre competenze di verniciatori (lo studio e l ottimizzazione continua dei parametri applicativi fondamentali), e le trasferisce automaticamente nei programmi di lavoro, che si generano in funzione dei tipi e delle dimensioni dei pezzi che dobbiamo verniciare (fig. 15), con tempi e cadenze certe». - Segnare 1 su cartolina informazioni