Innovazione impiantistica Le isole di verniciatura MPP per i paraurti in polipropilene della Fiat 500 Massimo V. Malavolti Anver - Vimercate (MI) Come avanza l innovazione impiantistica nella verniciatura dei plastici Danilo O.Malavolti I vecchi lay-out impiantistici della verniciatura dei manufatti plastici che avevano imitato la progettazione dei tradizionali impianti di finitura dei pezzi metallici con il trasportatore aereo, grazie all industrializzazione delle innovative isole di verniciatura, di cui questo articolo di Verniciatura Industriale : aprile 2007 potrebbero essere messe in soffitta, proprio per i vantaggi tecnico - economici presentati da questa innovativa e moderna tecnologia. Il creatore di questo notevole sviluppo è Luca Maitan, uno dei quattro vicepresidenti dell Anver, con delega all innovazione nella verniciatura di manufatti plastici, che non solo ha saputo concretizzare il nuovo lay-out impiantistico, ma addirittura lo ha industrializzato nella fabbrica polacca che produce paraurti in polipropilene per la grande 500 di Fiat. Per dimostrare che ci vuole solo intelligenza e qualità intellettuale, coraggio delle proprie proposte e capacità dimostrativa delle economicità operativa e d investimento delle nuove soluzioni per essere considerato alla pari dei grandi impiantisti specializzati nell ambito dell industria automobilistica, ma fermi da tempo e immobili nella progettazione che ha fatto ormai il suo tempo. L articolo che pubblichiamo in queste pagine lo dimostra. Lo pubblichiamo, con orgoglio e soddisfazione per i nostri lettori. Anver Introduzione Ersi Poland (Sosnowiec, Polonia) fornisce sottocomponenti completi e finiti in materiale plastico per l industria automobilistica. Nello stabilimento che abbiamo visitato, ricevuti da Giancarlo Motto (il vice presidente operativo dell azienda), Tomasz Pysik, responsabile della nuova linea di verniciatura dello stabilimento di Sosnowiec e Luca Maitan (Varnish), è stato recentemente attrezzato con un nuovo impianto di verniciatura (fig. 1), composto da 2 moduli robotizzati (MPP, Modular Painting Plant) dedicati attualmente ai paraurti della nuova Fiat 500, che si affianca a un impianto manuale preesistente che continua a operare a pieno ritmo per finire paraurti e altri componenti destinati ad altre autovetture prodotte in Polonia e in altri stabilimenti dell est europeo. Per i dettagli relativi alla filosofia di progetto del nuovo impianto, rimandiamo il lettore a quanto pubblicato su VI 473/2007. In questa sede, analizziamo il caso concreto visto in piena attività in Ersi Poland. La nuova linea La logica dell impianto inizia Tomasz Pysik (fig. 2) è quella della doppia isola robotizzata d applicazione e appassimento/essiccazione, ciascuna delle quali utilizza alcune parti in comune, in particolare: carico/scarico lavaggio e asciugatura (fig. 3) fiammatura (fig. 4, preceduta da eventuale ma- 12 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008
Fig. 1 Il lay-out dell impianto. A sinistra si vede il tratto di lavaggio e la fiammatura robotizzata, che servono le due isole robotizzate. A destra (sopra e sotto), le due isole, ciascuna con 2 robot d applicazione e tunnel d appassimento/flash-off riscaldato. Tra le due isole, nella parte superiore, il forno d essiccazione, comune per le due isole. L impianto, compatto, è stato progettato per la verniciatura di 550 skid (ognuno dei quali porta 2 paraurti) al giorno. Fig. 2 In piedi al centro, Tomasz Pysik e Luca Maitan (Varnish) con i tre addetti al turno di lavoro che abbiamo osservato durante la nostra visita. Fig. 3 Il tunnel di lavaggio (a sinistra) e il forno di asciugatura (a destra). 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008 13
Fig. 4 La cabina di fiammatura robotizzata (1 robot) serve le due isole di verniciatura. Fig. 5 Provenendo da una delle due isole di verniciatura robotizzate, gli skid portano i pezzi nel forno a campana di cottura finale. Fig. 6 Dariusz Kordas (Nalco Poland), a destra, con Luca Maitan (Varnish). Tutte le acque che entrano nel processo di verniciatura, sia quelle destinate al lavaggio sia quelle tecniche, sono osmotizzate. scheratura) forno di cottura finale (fig. 5). Le due isole sono composte ciascuna dalla cabina d applicazione robotizzata e da un appassimento/ flash off riscaldato, che permette l impiego di prodotti a base acqua. I pezzi sono trasportati da skid (ognuno dei quali supporta 2 paraurti anteriori o 2 posteriori). Il sistema utilizza sequenze di 4 skid, cioè ogni 4 skid è possibile cambiare il colore (o il prodotto) o l isola utilizzata. Da un punto di vista teorico nel senso che è possibile programmare in questo modo l impianto, ma è altamente improbabile che si faccia nella realtà - il lotto minimo verniciato dall impianto è di 4 paraurti anteriori e 4 posteriori per ottenere 4 autovetture complete. Nel momento della nostra visita, il programma di produzione prevedeva 2 o 3 cambi di colore per turno (1 cambio in una cabina, 2 cambi nella seconda). Una volta caricati, gli skid si dirigono al tunnel di lavaggio a 4 fasi: sgrassaggio acido risciacquo (2) risciacquo demineralizzato è disponibile una ulteriore fase per l applicazione di un prodotto conduttore, nel caso dell evoluzione successiva all applicazione elettrostatica. Tutte le acque di processo sono osmotizzate prima di essere utilizzate 14 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008
Fig. 7 La zona di scambio: in primo piano gli skid nel buffer d arrivo dopo la fiammatura, a sinistra in fondo gli skid all ingresso di un modulo, a destra quelli nel buffer d ingresso dell altra isola. nelle successive fasi di lavaggio interviene Dariusz Kordas (Nalco Polska). Anche le acque delle cabine di verniciatura e le relative morchie prodotte sono di nostra competenza. La gestione della fase di lavaggio e del trattamento delle acque, in ingresso e in uscita, è stata demandata completamente al fornitore, dal punto di vista della responsabilità della qualità del prodotto e del processo (fig. 6). Dopo l asciugatura in forno, i pezzi entrano nella cabina di fiammatura, robotizzata, e poi in una delle due isole di verniciatura (fig. 7). Le isole robotizzate di verniciatura Nella cabina di ciascuna isola di verniciatura sono in funzione due robot (fig. 8). In ciascuna cabina il batch è la coppia di skid (4 paraurti). Naturalmente, tutte le sequenze per i 112 skid che in ogni momento sono attive sono programmate per l impiego ottimale dell impianto. Nell impiego normale, a pieno regime, ciascun modulo è dedicato all applicazione del ciclo completo (primer, basi e trasparente di finitura) delle coppie di paraurti trasportati da ciascuno skid. L impianto consente pertanto la maggiore flessibilità, proprio per sfruttare a fondo Fig. 8 Una cabina in piena attività. Per mantenere compatta la cabina, i due robot (ciascuno dei quali porta 3 pistole, per poter completare il ciclo primer, base e finitura in 3 giri successivi) eseguono lo stesso programma: ecco perché il lotto minimo è di 4 skid, 2 con il paraurti anteriore e 2 con il posteriore. 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008 15
Fig. 9 I paraurti in primo piano attendono il turno per entrare in un isola di verniciatura. In secondo piano, paraurti già preparati con il primer o con la base (rossa) escono dal tunnel d appassimento/flashoff riscaldato ed entrano nella cabina (a destra) Fig. 10 La camera di condizionamento e pompaggio per i prodotti a bassa rotazione e speciali a bordo linea. Fig. 11 La centrale vernici. tutte le sue potenzialità produttive: il sistema di gestione degli skid sceglie sempre la prima isola libera, se questa opzione è attivata. Una volta terminata l applicazione riprende Tomasz Pysik - gli skid completano l anello transitando per l appassimento/essiccatore riscaldato, e si mettono in coda per dirigersi nuovamente in cabina (fig. 9) oppure (se il ciclo è terminato) entrano nel forno finale di cottura, per essere diretti, infine, alla zona di raffreddamento e scarico. Gli spostamenti di ciascuno skid sono gestiti da un software che ne tiene traccia. Il sistema di trasporto, birotaia rovesciato (Futura), è integrato da buffer che compensano non solo i ritmi diversi di ciascuna fase, affinché ognuna lavori alla saturazione ottimale, ma anche i tempi del cambio turno (l impianto lavora 24 ore su 24, senza soste) e gli interventi ordinari di manutenzione. L impianto è progettato per produrre 600 coppie di paraurti/giorno a regime, ma grazie all ottimizzazione del processo, che si effettua quotidianamente, si è potuto recuperare capacità produttiva aggiuntiva (nella giornata della visita si è registrato un turno record, e si sono prodotti 220 skid, pari a un 10% di aumento). Si applicano primer mono o 2 componenti e trasparenti bicomponenti, mentre le basi sono monocomponenti. Ciascun modulo è dotato di mini centrali vernici a bordo linea con condizionamento e pompaggio per i prodotti a bassa rotazione e per i catalizzatori di primer e trasparente (fig. 10). Una centrale vernici per i prodotti e i colori standard (nel momento della visita, 1 primer, 8 basi, 1 trasparente serve en- 16 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008
trambi i moduli (fig. 11). I prodotti vernicianti sono in circolazione continua, i miscelatori elettronici (3 per robot) sono installati vicini ai robot d applicazione (gestiscono per ciascun prodotto i rapporti di catalisi, e per confronto con le portate ideali, quelle reali, a mezzo contatori e pompe volumetriche). 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008 Con l applicazione robotizzata e il tipo di controllo dei parametri d applicazione effettuato in ciascuna isola (fig. 12) continua Tomasz Pysik - si stima un consumo dei prodotti inferiore rispetto all applicazione manuale compreso tra il 10 e il 20%. La precisione dell applicazione delle quantità (degli spessori) è fondamentale sia ai fini del controllo del colore e della sua omogeneità, sia della distensione del film applicato. L aria immessa nelle due isole è trattata con batterie multifase di filtrazione, riscaldamento o condizionamento, regolazione d umidità (umidificatore a pacco/ postbruciatore), completamente automatiche (figg 13 e 14). Durante la visita si utilizzavano prodotti a base solvente, anche se l impianto è stato progettato per il passaggio a cicli misti acqua/solvente o completamente all acqua, sia dal punto di vista della logica di processo (ad ogni mano applicata segue il corrispettivo appassimento e flash off a 80 C) sia dal punto di vista costruttivo (le isole sono disegnate ad anello, e nella parte retrostante la cabina d applicazione gli skid si dispongono trasversalmente, per occupare meno spazio e permanere il giusto 17 Fig. 12 Le consolle di controllo dei parametri d applicazione. Fig. 13 Una delle macchine di trattamento dell aria immessa nelle cabine delle due isole. Fig. 14 Tutte le macchine di trattamento dell aria sono poste al secondo livello (sopra le due isole di verniciatura). Nella figura si vede la zona d immissione in una delle due isole.
Fig. 15 A sinistra, i pezzi sono disposti longitudinalmente nella cabina d applicazione. A destra, l ingresso nel tunnel d appassimento/ flash-off riscaldato. In questa zona gli skid ruotano e dispongono i pezzi trasversalmente. Fig. 16 L armadio che contiene le connessioni elettriche e l hardware della logica di processo. tempo nel flash off, fig. 15). Le norme di protezione ambientale in Polonia, infatti, sono perfettamente conformi a quelle vigenti negli altri Paesi comunitari (cioè trasferiscono nell ordinamento legislativo le direttive comunitarie, per esempio la 1999/13/ CE, conosciuta anche come direttiva solventi o direttiva COV ). E la struttura industriale si presta a controlli più efficaci rispetto a quanto avviene in Paesi a industrializzazione diffusa. Per questo è stato installato un postcombustore per la depurazione delle emissioni, e si sta procedento all omologazione dei cicli a base acqua, dati gli elevati Figg. 17 e 18 Due dettagli degli schemi di gestione e controllo dei parametri di processo (umidità/temperatura di una cabina e controllo delle temperature nelle diverse zone del forno finale di cottura). 18 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008
Fig. 19 Gli skid all uscita dal forno aereo, comune per le due isole robotizzate d applicazione. costi d investimento e di gestione degli abbattitori termici. Tutte le utenze sono gestite da touch screen grafico (visualizza le diverse parti dell impianto e, per ogni parte, rileva i dati di funzionamento di tutte le apparecchiature e macchine, le temperature, le velocità, le portate, e così via, figg. 16, 17 e 18). Il processo prosegue Tomasz Pysik è completamente automatico, richiede un capoturno, un conduttore, e 3 persone al carico-scarico (uno addetto al controllo qualità). Nel caso di paraurti da mascherare, si aggiungono 2 o 3 addetti all operazione, a seconda della difficoltà. Durante la nostra visita, il processo era sottoposto a controlli qualità rinforzati per garantire uno standard elevato anche in fase di avviamento produttivo della vettura. Si è apprezzata un attenzione estrema a individuare le piccole non conformità in un ottica di un continuo miglioramento del processo. La modularità dell impianto, la sua conformazione a isola consente interventi rapidi e semplici di miglioramento, con una influenza marginale sui livelli di produttività della linea e con risultati qualitativi immediatamente tangibili. Si, effettivamente sottolinea Tomasz Pysik - l impianto è semplice da gestire: l istruzione è stata effettuata nella sede italiana di Varnish: si tenga conto che siamo passati da un sistema totalmente manuale, a un sistema robotizzato e completamente automatico. Poi, i tecnici dell azienda italiana hanno effettuato avviamento e accompagnamento 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008 al nostro personale fino a quando sono usciti i pezzi finiti con la qualità richiesta (fig. 19). Anche il set-up di nuove produzioni è semplice. Conclusioni L impianto modulare ha concluso il nostro interlocutore - progettato intorno alle isole di verniciatura robotizzate, è una soluzione che permette una gestione semplificata delle esigenze di alta automazione dei processi di verniciatura, massima produttività e stretto controllo degli standard di qualità (fig. 20). Ciascuna isola è indipendente, 19 Fig. 20 I pezzi allo scarico. Subito dopo, si effettua un controllo visivo sul 100% delle superfici dei paraurti ( difettosità 0 ).
Fig. 21 La compattezza dell impianto, e la sua conformazione a doppio modulo consente di mantenere sotto stretto controllo tutti i parametri che influiscono su qualità e produttività. permette di finire completamente ciascun pezzo. Minimizza il numero e le grandezze delle variabili di processo da controllare (fig. 21), i volumi d aria in gioco, il numero di robot installati, la quantità di manodopera richiesta. Nel caso d applicazione nel campo auto specifica Luca Maitan - è particolarmente adatto per produzioni medie, cioè fino a 1000 vetture giorno con l ulteriore vantaggio di poter produrre sullo stesso impianto, oltre ai paraurti, tutti gli altri particolari in plastica verniciati della vettura minimizzando anche le problematiche di colour matching. Segnare 3 su cartolina informazioni Legnano 000 1 4 Uboldo VA 96780055 82993 20 41_Verniciatura Industriale_477_gennaio 2008