Tecnologie laser per mobilità elettrica su vasta scala

All’open house INTECH 2018, Trumpf ha permesso di toccare con mano l’intero portafoglio aziendale, tra cui la TruLaser Tube 7000 fiber, con una riflessione sui trend più interessanti per il gruppo e per il settore in generale, come Industria 4.0 e mobilità elettrica.

di Agnese Bispuri

In occasione dell’open house INTECH 2018, tenutosi lo scorso aprile a Ditzingen, nei pressi di Stoccarda, Trumpf ha potuto riflettere su megatrend come Industria 4.0 e mobilità elettrica, grandi chance sia per il proprio gruppo, essendo un’azienda altamente tecnologica, che per l’industria in generale. “In Europa, la costruzione di macchine e impianti può trarre vantaggio dall’interconnessione fra industria e mobilità elettrica”, ha, infatti, affermato Mathias Kammüller, Chief Digital Officer di Trumpf. “Grazie alla produzione interconnessa e alla mobilità del futuro potremo mantenere gli attuali posti di lavoro nei reparti sviluppo, produzione e applicazione, e persino crearne di nuovi”. Senza l’interconnessione digitale dei sistemi laser, considerati i tool produttivi più flessibili, non sarebbe per esempio possibile, in questa epoca di transizione dal motore endotermico a quello 100% elettrico, far uscire entrambe le varianti automaticamente dalla stessa catena di produzione.
Trumpf ha inoltre registrato una forte crescita della domanda di tecnologie produttive per l’elettromobilità. Un euro su dieci del fatturato realizzato da Trumpf nel settore automotive proviene già oggi dalla produzione di batterie. E la tendenza è in aumento: Trumpf ha già venduto nel mondo più di 500 laser destinati alla produzione di batterie. “Abbiamo sviluppato i processi giusti per fabbricare in modo economico i componenti centrali per la mobilità del futuro: solo con il laser, infatti, si possono fabbricare in serie batterie, elettronica di potenza e azionamenti elettrici”, ha spiegato Christian Schmitz, Chief Executive Officer Laser Technology dell’azienda. Per poter produrre i componenti necessari a prezzi vantaggiosi e in milioni di esemplari sono indispensabili processi affidabili in grado di passare rapidamente dai piccoli volumi attuali alla produzione di massa.
All’open house Trumpf ha poi mostrato procedimenti laser che consentono di eseguire nel giro di un minuto tutte le saldature del motore elettrico. “I motori elettrici possono essere fabbricati in modo rapido, sicuro ed economico in termini di costi con il nostro processo di saldatura con la tecnologia ad hairpin. La laboriosa fase di avvolgimento delle bobine con spessi fili di rame, normalmente richiesta per i motori elettrici più potenti, viene meno. Ciò facilita enormemente la produzione di massa”, ha dichiarato Schmitz. Nella tecnologia ad hairpin, un filo di rame a sezione rettangolare, simile a una forcina per capelli, è inserito tramite aria compressa in una cava sul bordo del motore. I fili sono poi intrecciati l’uno nell’altro e saldati con il laser.

Digitalizzazione intensificata e produzione sicura
La tecnologia Trumpf entra in gioco anche nella fabbricazione di batterie per veicoli elettrici. Le batterie sono formate da diversi strati di sottilissimi fogli di rame e alluminio che sono tagliati a misura con il laser. Una volta introdotto l’elettrolita liquido, si procede a saldare il coperchio della batteria. Queste saldature devono essere assolutamente ermetiche, perché la rottura di una batteria può comportare il rischio d’incendio e lesioni. Con il laser si eseguono tutte le saldature necessarie per la cella, i moduli e il pacco batterie. Gli impianti a laser sono dotati di sistemi a sensori, collegati con un apposito software a soluzioni cloud. I sensori forniscono i valori necessari per il controllo di qualità e la documentazione, oltre a gestire il processo di saldatura. “I fabbricanti di batterie non possono testare la funzionalità del prodotto finché il ciclo produttivo non è concluso, ecco perché hanno bisogno di un monitoraggio costante del processo che assicuri alla fine il perfetto funzionamento della batteria”, ha spiegato Schmitz.
“I laser che abbiamo sviluppato per l’industria automobilistica dimostrano chiaramente l’importanza che Trumpf attribuisce alla trasformazione digitale. Continuiamo a spingere sulla digitalizzazione anche nella nostra azienda per assicurare l’efficienza e la competitività della nostra produzione nel prossimo futuro”, ha continuato Mathias Kammüller. Ormai più di 500 dipendenti di Trumpf, infatti, sono coinvolti in oltre 30 progetti finalizzati alla trasformazione digitale. “Lo scopo è raggiungere una maggiore efficienza, ridurre i costi e aumentare la nostra competitività. La digitalizzazione costituisce un fattore di differenziazione decisivo soprattutto per i siti produttivi tedeschi che hanno costi salariali molto elevati” ha continuato Kammüller. Nell’esercizio corrente, l’azienda ha inaugurato fra l’altro una Smart Factory a Chicago negli USA e un centro logistico interconnesso a Ditzingen.
Quasi 2.200 visitatori da tutto il mondo si sono recati alla INTECH 2018 per conoscere da vicino l’intero portafoglio prodotti di Trumpf, oltre alle soluzioni TruConnect, che, come visto, permettono di monitorare gli impianti laser aumentando al contempo la produttività nella lavorazione della lamiera. “Digitalizziamo l’intero processo produttivo, dalla richiesta del cliente alla fatturazione, dall’ordine delle materie prime alla spedizione dei prodotti finiti. Le attività che precedono e seguono la produzione vera e propria rappresentano quasi l’80% dei processi. È possibile ridurre drasticamente questo dispendio di tempo e denaro grazie alle nostre soluzioni”, ha affermato Heinz-Jürgen Prokop, Chief Executive Officer Machine Tools.

Nuove proposte per la lavorazione di tubi e lamiera sottile
Parlando delle altre soluzioni presentate in occasione della INTECH meritano particolare attenzione la nuova cella di saldatura robotizzata TruLaser Weld 5000, in grado di lavorare pezzi lunghi fino a 4 m, e due nuove macchina per il taglio laser dei tubi, le TruLaser Tube 5000 fiber e TruLaser Tube 7000 fiber.
In anteprima mondiale assoluta è stata anche mostrata la nuova TruLaser Cell 5030 con la quale Trumpf ha completato la sua gamma di macchine per il taglio laser bi e tridimensionale, con particolare riferimento al taglio performante delle lamiere sottili ottenuto grazie al nuovo laser a disco integrato nella macchina.

Alte prestazioni di taglio con il laser allo stato solido
Concentrando l’attenzione sulla TruLaser Tube 7000 fiber occorre innanzitutto dire che questa macchina combina le alte velocità di un laser allo stato solido con un ampio spettro di possibilità di processo. In questo modo strizza l’occhio al taglio di tubi e profili importanti, tipicamente impiegati nelle macchine agricole e per il movimento terra. Parliamo del taglio di tubi e profilati con diametro fino a 254 mm e materiali spessi fino a 10 mm con la possibilità di eseguire tagli a smusso a 45° con elevata qualità grazie al laser a disco ad alta potenza TruDisk 4001, da 4 kW.
La funzione RapidCut aumenta ulteriormente la produttività. Sovrapponendo i movimenti dell’asse del tubo e della testa di taglio, i progettisti di Trumpf hanno, infatti, quadruplicato la prestazione dinamica della macchina. Contemporaneamente, la cosiddetta opzione PierceLine, ereditata dai sistemi di taglio lamiera, accelera il processo di sfondamento del materiale. Tutto ciò contribuisce a rendere il sistema TruLaser Tube 7000 fiber più performante rispetto ai sistemi per taglio tubi basati su laser a CO2. “Prendendo in considerazione il tipico mix produttivo di parti lavorate dai nostri clienti, facendo un paragone abbiamo aumentato la produttività del 15%, grazie alla sola tecnologia laser a stato solido. A seconda della geometria del pezzo, RapidCut può però aumentare ulteriormente questa percentuale in modo sostanziale”, afferma Karl Schmid, responsabile della gestione dei prodotti per il taglio laser dei tubi.

Automazione e protezione al centro
La sicurezza del sistema laser è estremamente importante, in particolare per i macchinari con laser a stato solido. Per questa ragione TruLaser Tube 7000 fiber è stato quindi sviluppato per dare all’operatore un accesso sicuro e senza vincoli alla parte di carico e scarico del macchinario. “La nostra soluzione per la protezione del raggio è intelligentemente progettata e tecnicamente sofisticata, per una sicurezza laser Classe 1” ha continuato Schmid. “Allo stesso tempo, l’operatore può agevolmente accedere alla parte di carico e scarico oltre che all’area di lavoro. Può anche utilizzare una gru per caricare liberamente tubi di largo diametro, uno a uno”.
Con LoadMaster Tube, la TruLaser Tube 7000 fiber rende possibili operazioni in modo totalmente automatizzato. Il caricatore tubolare dell’unità di carico supporta fino a 4000 kg di materiale grezzo. Il LoadMaster Tube esegue tutte le funzioni necessarie in automatico, riducendo i tempi di configurazione. Prima del carico, il software mette a confronto la geometria dei tubi e dei profilato con i dati memorizzati nel sistema di controllo, assicurando quindi il carico dei materiali corretti. Un sistema di pinze trasferisce poi i tubi dal caricatore alla macchina dove i mandrini della macchina mettono in posizione e tengono fermo il tubo, delicatamente. I sensori controllano il serraggio e assicurano che si adatti automaticamente alla geometria di ogni tubo o di ogni profilato. Per le serie su piccola scala e profili speciali, l’operatore può utilizzare il sistema di trasporto orientabile, che carica automaticamente la macchina. Inoltre, i singoli tubi possono essere caricati manualmente in qualsiasi momento. Mentre i pezzi finiti vengono scaricati, i sensori verificano se la macchina li ha scaricati correttamente. A seconda delle esigenze, i tavoli trasportatori trasportano le parti direttamente in scatole di rete metallica o in contenitori, ordinate, se necessario. In modalità automatica, l’operatore può prelevare i pezzi finiti dai tavoli di trasporto ad un’altezza di lavoro ergonomica. TRUMPF fornisce inoltre diverse soluzioni di automazione flessibile così che i clienti possano lavorare lotti di piccole dimensioni a costi contenuti. In più, l’azienda sta integrando sempre più fasi di processo nei propri sistemi di taglio tubi, con risparmi di tempo e costi per i clienti Un esempio è il dispositivo di protezione dello spruzzo della TruLaser Tube 7000 fiber, che previene gli spruzzi all’interno dei tubi, eliminando la necessità di una pulitura successiva.
La TruLaser Tube 7000 fiber si avvale anche di un’interfaccia Central Link, che può essere utilizzata per raccogliere e analizzare i dati della macchina. Questo permette ai clienti di ottimizzare i piani di produzione per i macchinari e di caricare in modo efficiente anche lotti di piccole dimensioni.

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