Dopo anni di crescita e consumi sostenuti caratterizzati da un crescente interesse verso le automobili di proprietà privata, il continente più grande al mondo e i suoi 4,7 miliardi di abitanti sono stati colpiti dal Covid-19.
Dalla Cina, primo Paese a vivere l'impatto della pandemia, a Taiwan, che ha registrato una costante carenza di microchip (in parte causata dalla più grave siccità degli ultimi 50 anni sull'isola e dal fabbisogno idrico ad alta intensità dell'estrazione dei metalli), proprio mentre il resto del mondo si stava rimettendo in piedi, la regione mostra segni di affaticamento.
Ma la pandemia ha avuto anche un risvolto positivo, ovvero la lezione che abbiamo appreso vivendola. Ciò è particolarmente vero per il settore automobilistico asiatico, una realtà manifatturiera che ha subito un'impennata della produzione pari al 10%. Considerando che in Asia avviene oltre la metà della produzione mondiale di veicoli, il dato è significativo. La lezione chiave è la seguente: indipendentemente dalla minaccia globale esterna in corso, che si tratti di Covid-19, terrorismo, cambiamenti climatici, ecc., il controllo di qualità e ispezione (QC&I) è al cuore del successo industriale automobilistico. Non solo il QC&I dei veicoli che escono dalle linee di assemblaggio, ma anche il QC&I dedicato al monitoraggio e allo spostamento dei macchinari che profilano e stampano gran parte dei 30 000 pezzi che compongono un'auto.
Come evitare le deviazioni
La realtà è che quando una macchina di stampaggio/matrice per metalli stampa migliaia di pezzi grezzi al giorno, è naturale che si verifichino deviazioni ed errori di allineamento. Soprattutto nel caso di nuovi prodotti. Quando viene introdotto un nuovo modello di auto (o un veicolo completamente nuovo) c'è la possibilità di nuovi errori di allineamento. Se la deviazione diventa abbastanza significativa, una parte non risulta più conforme alle specifiche prefissate. E se la deviazione non viene rilevata in una fase sufficientemente precoce del processo, o durante l'ispezione del primo articolo, può dare origine a errori a cascata. Con le catene di fornitura già a rischio, il settore automobilistico (e altri) sono alla ricerca di metodi innovativi per ridurre questi errori costosissimi in termini di tempo e denaro.
Ed ecco che entra in gioco il sofisticato software e hardware di metrologia 3D, in grado di fornire informazioni utili che aiutano i produttori del settore automobilistico ad affrontare le sfide del QC&I. Fornendo dati digitali più rapidi e precisi per aumentare la qualità e la produttività, questa tecnologia di metrologia aiuta i produttori a prendere decisioni ponderate per svolgere un'analisi più predittiva, verificare l'accuratezza dimensionale e testare la tolleranza. Si tratta di un fattore importante sia per la soddisfazione dei clienti, che per il controllo normativo, il tempo di immissione sul mercato o una combinazione di tutti questi elementi.
"Molto tempo fa esistevano metodi di misurazione tradizionali, e questi dispositivi, metro a nastro, calibri, micrometri, misuravano in 1D", ci ha spiegato Jay Sakai, Ingegnere supervisore delle applicazioni sul campo presso la divisione giapponese di FARO® Technologies. "Poi, sono nate nuove tecnologie per la misurazione in 2D. Oggi le macchine possono misurare in 3 dimensioni e con prodotti come i laser scanner o i bracci di scansione, possiamo confrontare la parte oggetto di misurazione con il progetto originale, all'interno di programmi come CATIA, Siemens, Pro/ENGINEER [now PTC Creo] e SolidWorks®.”
Nell'ambito di un flusso di lavoro che prevede lo stampaggio del metallo, queste nuove tecnologie hanno semplificato notevolmente quello che un tempo era un processo piuttosto complicato. Lo stampaggio del metallo per le applicazioni automobilistiche è un'operazione complessa che prevede più fasi. Serve a creare moltissime componenti automobilistiche, sia pezzi del motore che portiere o altri pezzi della carrozzeria. Spesso l'assemblaggio avviene in appositi stabilimenti per sottocomponenti e le parti stampate vengono successivamente spedite a un'officina dove l'intero veicolo viene assemblato.
Quando si valuta il processo di stampaggio dei metalli, occorre considerare svariati fattori:
- Effetti dello stampaggio sulla funzionalità di progettazione: i componenti stampati rientrano nelle tolleranze specificate dal modello CAD?
- La matrice produce componenti con le stesse specifiche? I componenti tendono a uscire dai limiti di tolleranza a causa dell'usura?
- Per quanto riguarda i requisiti specifici di settore, il componente è sicuro e funzionale?
- Qual è il tempo necessario per la produzione e il controllo qualità?
- Convenienza (qual è il ROI?)
Interoperabilità delle macchine
Per ogni passaggio del processo, la scansione laser 3D e la capacità di visualizzare, in tempo reale, le rappresentazioni virtuali dei dati acquisiti, permettono agli operatori dello stabilimento e agli ingegneri supervisori dei sistemi di avere un controllo diretto sull'accuratezza, sulla precisione e sulla qualità degli impianti stessi di stampaggio automobilistico, così come sulle parti che producono.
"Nelle aziende giapponesi e asiatiche in generale che seguono il nostro esempio, la qualità è il fattore più importante", ha aggiunto Hideaki Itakura, Ingegnere senior per le applicazioni sul campo anche lui alle dipendenze della divisione giapponese di FARO® Technologies. "Quindi, ogni parte richiede alta qualità. Ecco perché si affidano sempre di più a questo tipo di macchine. E puntano a finire il lavoro in meno tempo e con costi ridotti."
Ma questa è solo una delle possibilità che questa tecnologia ci offre. Oltre a ottimizzare lo stampaggio dei metalli, questi sofisticati strumenti hardware e software di metrologia 3D sono in grado di definire il layout più efficiente della linea di assemblaggio stessa e come allineare al meglio i macchinari più ingombranti (tra cui quelli di stampaggio), dove posizionarli all'interno dello stabilimento e persino quanto spazio lasciare tra di essi. Tutto questo ora può essere fatto più rapidamente e con una precisione mai vista prima. "Le operazioni che prima richiedevano giorni o settimane e coinvolgevano numerosi dipendenti", spiega Sakai, "oggi vengono completate in poche ore."
I passaggi successivi vanno in due direzioni:
- L'integrazione di molteplici macchinari (scanner, braccia, tracker, tracer, ecc.) che operano in un unico ecosistema di software sempre più automatizzato
- Il continuo sviluppo della fabbrica automatizzata, dove robot intelligenti sono in grado di svolgere l'ispezione dei pezzi con un intervento umano minimo o addirittura nullo
Se da un lato il secondo obiettivo è ancora distante, Sakai e Itakura si dicono certi che l'impegno costante da parte delle case automobilistiche asiatiche e delle aziende partner è teso a oltrepassare i limiti del possibile, sia sul fronte dell'hardware che del software.
"Se avessi parlato con [Henry] Ford, molto tempo fa, se avessi visto la sua linea di produzione... e se oggi lui potesse visitare una fabbrica Nissan, o Honda, ad esempio, dove i robot si occupano di così tante operazioni, direbbe 'Oh cielo, è tutto automatizzato'", dice Sakai. "Ma persino oggi ci sono parti della linea di produzione che non sono ancora così automatizzate. L'ispezione della qualità è una di esse. Abbiamo bisogno di esseri umani che controllino le macchine e si assicurino che siano allineate. Si tratta di un elemento su cui stiamo lavorando, insieme a coloro che realizzano le fabbriche stesse. Sarà necessaria moltissima tecnologia. Un elemento fondamentale, l'IA, lo abbiamo già. Sta migliorando. Ma non è perfetta. Non ancora. Ma credo che un giorno lo sarà."
Ora che il mondo è al lavoro per ritrovare la stabilità e mettere la parola fine alla pandemia, la riscossa del settore automobilistico asiatico, grazie in parte alle tecnologie avanzate di misurazione 3D, capaci di stimolare efficienze end-to-end con tempi e costi ridotti, sembra essere assicurata.
Per quanto riguarda il controllo della qualità e l'ispezione, il futuro sembra tutto in discesa.
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