L'unità di piegatura tubi completamente automatica combina i processi a monte e a valle, combinando elaborazione rapida e senza errori, ripetibilità e sicurezza. Sebbene questa integrazione possa apportare vantaggi a qualsiasi produttore, è particolarmente interessante per coloro che operano nel settore nascente ma competitivo della produzione di veicoli elettrici.
I veicoli elettrici (EV) non sono una novità. Nei primi anni del 1900, con l'avvento dei veicoli elettrici, a vapore e a benzina, la tecnologia dei veicoli elettrici era più di una nicchia di mercato. Mentre i motori a benzina hanno vinto questa volta, la tecnologia delle batterie è tornata ed è qui per restare. Con molte città in tutto il mondo che annunciano futuri divieti sui veicoli alimentati a combustibili fossili e molti paesi che annunciano la loro intenzione di vietare la vendita di tali veicoli, i sistemi di propulsione alternativi domineranno l'industria automobilistica. È solo questione di tempo.
I dati di vendita mostrano che i veicoli basati su carburanti alternativi stanno guadagnando terreno da anni. Secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente, il mercato statunitense di veicoli elettrici, veicoli elettrici ibridi plug-in (PHEV), veicoli a celle a combustibile e ibridi diversi dai PHEV rappresentava il 7% del totale nel 2020. Questo mercato esisteva appena 20 anni fa. I dati dell'Autorità federale tedesca per i trasporti a motore parlano da soli: la quota di veicoli con propulsori alternativi di tutti i veicoli di nuova immatricolazione in Germania tra gennaio 2021 e novembre 2021 è vicina al 35%. Durante questo periodo, la quota di BEV di nuova immatricolazione era di circa l'11%. Dal punto di vista delle autovetture, la crescita dei nuovi veicoli elettrici in Germania è particolarmente pronunciata. In questo segmento, la quota di EV di tutti i veicoli di nuova immatricolazione per l'intero anno 2020 è stata del 6,7%. Da gennaio a novembre 2021, questa quota è aumentata notevolmente, superando il 25%.
Questo cambiamento comporta cambiamenti radicali per le case automobilistiche e per l'intera filiera. La costruzione leggera è un tema importante: più leggero è il veicolo, minore è l'energia richiesta. Questo aumenta anche l'autonomia, fondamentale per i veicoli elettrici. Questa tendenza ha portato anche a cambiamenti nei requisiti di curvatura dei tubi, con una crescente domanda di componenti compatti e ad alte prestazioni, in particolare tubi a pareti sottili realizzati con materiali ad alta resistenza. Tuttavia, materiali leggeri come l'alluminio e la plastica rinforzata con fibra di carbonio sono spesso più costosi e più difficili da lavorare rispetto all'acciaio tradizionale. Collegato a questa tendenza è il drastico aumento dell'uso di forme diverse da quella rotonda. Le strutture leggere richiedono sempre più forme complesse e asimmetriche con sezioni trasversali diverse.
Una pratica comune nella produzione automobilistica è quella di piegare tubi rotondi e idroformarli nella loro forma finale. Questo funziona per le leghe di acciaio, ma può essere problematico quando si utilizzano altri materiali. Ad esempio, la plastica rinforzata con fibra di carbonio non si piega quando è fredda. A complicare le cose c'è la tendenza dell'alluminio a indurirsi con l'età. Ciò significa che i tubi o i profili in alluminio sono difficili o impossibili da piegare solo pochi mesi dopo la loro produzione. Inoltre, se la sezione trasversale desiderata non è circolare, è molto più difficile rispettare le tolleranze predefinite, soprattutto quando si utilizza l'alluminio. Infine, la sostituzione dei tradizionali cavi in ​​rame con profili e barre in alluminio per trasportare corrente è una tendenza in crescita e una nuova sfida di piegatura, poiché i componenti hanno un isolamento che non verrà danneggiato durante la piegatura.
Il passaggio ai veicoli elettrici sta causando cambiamenti nella progettazione delle piegatrici per tubi. Le tradizionali piegatrici per tubi standard con parametri di prestazioni predefiniti stanno cedendo il passo a macchine specifiche per prodotto che possono essere adattate alle esigenze dei produttori. Le prestazioni di piegatura, le misure geometriche (come il raggio di curvatura e la lunghezza del tubo), lo spazio per gli utensili e il software vengono tutti adattati per adattarsi meglio ai requisiti specifici di processo e prodotto del produttore.
Questo cambiamento è già in atto e non farà che intensificarsi. Affinché questi progetti possano concretizzarsi, il fornitore del sistema necessita della necessaria competenza nella tecnologia di piegatura, nonché delle necessarie conoscenze ed esperienze nella progettazione di utensili e processi, che devono essere integrate fin dall'inizio della fase di progettazione della macchina. Ad esempio, per produrre profili in alluminio con diverse sezioni trasversali sono necessarie forme di utensili complesse. Pertanto, lo sviluppo e la progettazione ottimizzata di tali utensili diventano sempre più importanti. Inoltre, la piegatura del CFRP richiede un meccanismo che applichi una piccola quantità di calore.
La crescente pressione sui costi che sta investendo l'industria automobilistica si fa sentire anche lungo tutta la catena di fornitura. Tempi di ciclo brevi ed estrema precisione sono oggi più importanti che mai. Le aziende che puntano a rimanere competitive devono utilizzare le risorse in modo efficiente. Questo include non solo risorse di tempo e materiali, ma anche risorse umane, in particolare i dipendenti chiave nella produzione. In questo campo, processi affidabili e intuitivi sono un fattore chiave per migliorare l'efficacia dei costi.
I produttori di tubi e gli OEM che gestiscono internamente la fabbricazione dei tubi possono rispondere alle incessanti pressioni sui costi e ad altre pressioni cercando macchine ad alte prestazioni che soddisfino esattamente le loro esigenze. Le moderne presse piegatrici devono utilizzare una strategia tecnologica in più fasi che includa caratteristiche come utensili di piegatura multiraggio personalizzabili che facilitano piegature facili e precise con tubi molto corti tra le piegature. Questo sviluppo nella tecnologia di piegatura risalta nella produzione di componenti tubolari con raggi multipli, nella produzione di sistemi di piegatura nella piega o nella produzione di altri sistemi di tubi complessi. Le macchine per la gestione di piegature complesse possono ridurre i tempi di ciclo; per i produttori di grandi volumi, anche pochi secondi risparmiati per componente possono avere un enorme impatto positivo sull'efficienza produttiva.
Un altro componente chiave è l'interazione tra l'operatore e la macchina. La tecnologia deve supportare gli utenti il ​​più possibile. Ad esempio, l'integrazione della retrazione della matrice di piegatura, una situazione in cui la matrice di piegatura e il braccio girevole funzionano separatamente, consente alla macchina di regolare e posizionare varie geometrie di tubi durante il processo di piegatura. Un altro concetto di programmazione e controllo inizia a preparare l'albero per la piegatura successiva, mentre la piegatura corrente è ancora in corso. Sebbene ciò richieda un controller per monitorare continuamente e automaticamente l'interazione degli assi per coordinarne i movimenti, lo sforzo di programmazione produce enormi vantaggi, riducendo i tempi di ciclo dal 20 al 40 percento a seconda dei componenti e della geometria del tubo desiderata.
Dato il passaggio a sistemi di propulsione alternativi, l'automazione è più importante che mai. I produttori di piegatubi devono concentrarsi su un'automazione estesa e sulla capacità di integrare flussi di lavoro che vanno oltre la piegatura. Ciò vale non solo per le curve dei tubi nella produzione in serie su larga scala, ma sempre più anche per la produzione in serie molto piccole.
Le moderne presse piegatrici per grandi volumi, come la CNC 80 E TB MR di Schwarze-Robitec, sono ideali per le esigenze dei produttori della filiera dell'industria automobilistica. Caratteristiche quali tempi di ciclo brevi ed elevata efficienza delle risorse sono essenziali e molti produttori puntano su opzioni quali l'ispezione delle saldature, il taglio integrato e le interfacce robotiche.
Nella lavorazione completamente automatica dei tubi, le varie fasi del processo devono essere affidabili, prive di errori, ripetibili e veloci per garantire una qualità costante dei risultati di piegatura. Le fasi di lavorazione a monte e a valle devono essere integrate in tale unità di piegatura, tra cui pulizia, piegatura, assemblaggio, formatura delle estremità e misurazione.
È necessario integrare anche apparecchiature di movimentazione quali robot e componenti aggiuntivi come i manipolatori di tubi. Il compito principale è determinare quali processi sono più adatti all'applicazione in questione. Ad esempio, a seconda dei requisiti del produttore, un magazzino di carico a nastro, un magazzino a catena, un trasportatore elevatore o un trasportatore di materiali sfusi possono essere il sistema giusto per un alimentatore tubolare. Alcuni produttori di presse piegatrici semplificano il più possibile l'integrazione offrendo sistemi di controllo proprietari che funzionano insieme al sistema di pianificazione delle risorse aziendali dell'OEM.
Sebbene ogni passaggio aggiuntivo allunghi la catena di processo, l'utente non riscontra alcun ritardo poiché il tempo di ciclo rimane generalmente lo stesso. La differenza principale nella complessità di questo sistema di automazione risiede nei severi requisiti di controllo richiesti per integrare l'unità di piegatura nella catena di produzione esistente e nella rete aziendale. Per questo motivo, le piegatubi devono essere pronte per l'Industria 4.0.
Nel complesso, l'integrazione è l'aspetto più importante. È fondamentale che gli OEM collaborino con costruttori di macchine che abbiano una vasta esperienza nello sviluppo di macchine compatibili con i vari sottosistemi in un processo di produzione completamente automatizzato.
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