Bredel, un’isola robotizzata per il cambio automatico, 24/7 di utensili, nel cuore della fabbrica 4.0
ICAM e Promot Automation hanno realizzato per Bredel, produttore leader di pompe peristaltiche, parte del Watson-Marlow Fluid Technology Group (WMFTG), un’isola robotizzata per il cambio automatico 24/7 di utensili al centro di tornitura e fresatura CNC all’interno dello stabilimento produttivo di Delden, nei Paesi Bassi. Realizzata tramite l’integrazione di un magazzino verticale multi-colonna SILO² e un caricatore a portale, l’innovativa soluzione ha consentito di riportare internamente la produzione dei componenti delle pompe, massimizzando i benefici della macchina utensile.
Cambio automatico degli utensili
È nei periodi di crisi che emerge il valore delle aziende lungimiranti. E la lungimiranza, la cui essenza equivale ad una visione strategica di medio-lungo termine, è senza ombra di dubbio uno dei tratti distintivi del DNA di Bredel, azienda di produzione di pompe peristaltiche per impieghi gravosi, parte del Gruppo Watson-Marlow Fluid Technology (WMFTG), leader mondiale nel settore delle pompe peristaltiche e delle relative tecnologie di gestione del trasferimento fluidi per i settori alimentare, farmaceutico, chimico e ambientale.
L’incertezza dettata dalla pandemia da Covid-19 non ha difatti messo in discussione la volontà del Gruppo di monitorare costantemente le aree di miglioramento aziendali ed intervenire con investimenti mirati in innovazioni tecnologiche al fine di offrire sempre maggiore valore ai propri clienti. E proprio a seguito di un audit interno, è emerso che l’officina meccanica del sito produttivo belga di Bredel era un’area meritevole di investimenti tecnologici in quanto portatrice delle maggiori potenzialità in termini di ulteriori guadagni per il gruppo.
Con l’obiettivo quindi di adeguare la capacità produttiva dello stabilimento di Delden, nei Paesi Bassi, alle nuove richieste di mercato e riportare all’interno alcune lavorazioni per riprenderne appieno il controllo in termini di qualità e tempi, Bredel decide di investire oltre 3,4 milioni di Euro per l’ottimizzazione dei processi di produzione dei componenti delle pompe.
Le criticità logistiche
La lavorazione di componenti di grandi dimensioni e di geometrie complesse come le pompe peristaltiche, comportava un tempo di esecuzione notevole e costi unitari spesso elevati. Ciò era dovuto ai diversi processi di lavorazione da realizzare, alcuni dei quali eseguiti su diverse macchine utensili o esternalizzati al fine di alleggerire il carico produttivo.
Un’ulteriore difficoltà di queste lavorazioni era rappresentata dal numero dei lotti da lavorare, ovvero dalla necessità di gestire componenti sempre diversi con conseguente aumento dei tempi di riattrezzaggio delle macchine utensili e, in un flusso produttivo in cui tutto deve essere ottimizzato in ottica just-in-time, ogni scostamento rispetto alle attese in termini di precisione, scarti di lavorazione e tempistiche di consegna, si ripercuoteva sull’intero business aziendale, generando rallentamenti di produzione, costi aggiuntivi e disservizi per i clienti finali.
Automatizzazione e digitalizzazione: i fattori chiavi per la produzione just-in-time
Per rispondere a queste criticità, Bredel decide di acquistare un nuovo centro di tornitura-fresatura CNC M65-G della WFL Millturn Technologies e realizzare un’isola robotizzata per il cambio automatico degli utensili realizzata tramite l’integrazione di un magazzino verticale multi-colonna SILO² fornito da ICAM e un caricatore a portale fornito da Promot Automation.
Centro di tornitura e fresatura CNC
La nuova macchina utensile a controllo numerico è ora in grado di tornire e fresare componenti in un’unica configurazione eliminando la necessità di utilizzare due macchine separate. I diversi componenti delle pompe, siano essi di forma cilindrica o prismatica, ora possono essere completati in un’unica lavorazione riducendo di conseguenza i tempi di consegna.
"Oggi siamo in grado di lavorare tutti i componenti in un unico passaggio, in sole 24 ore, invece che in due o tre giorni come accadeva in precedenza", dichiara Bertus Groteboer, Senior Manufacturing Engineer di Bredel, aggiungendo: “Ad esempio, prima riuscivamo a completare l’alloggiamento della nostra pompa Bredel 25 composta da una serie di 28 pezzi in due turni di lavoro notturni, ora siamo in grado di produrre questi componenti in un solo turno di 8 ore, producendo esattamente il numero di pezzi necessario”.
Il nuovo centro di tornitura-fresatura CNC consente di conciliare il bisogno di qualità ed accuratezza delle lavorazioni con la versatilità dei lotti da produrre che possono subire variazioni anche poco prima di essere lavorati, sia in termini quantitativi che qualitativi. Il processo può essere fermato e modificato in qualsiasi momento permettendo di ottimizzare la produzione e rivedere anche i minimi particolari. Ciò consente di diminuire gli scarti di lavorazione e ridurre al minimo la percentuale di errori con rilevanti benefici in termini di costi operativi.
“La completa automazione e la capacità della macchina di elaborare lotti di piccole dimensioni ha aumentato notevolmente la nostra flessibilità” aggiunge Groteboer, proseguendo: “Ora siamo in grado di reagire alla domanda entro due ore, se necessario. Inoltre, la capacità produttiva del nuovo sistema è tale che ora stiamo richiamando le produzioni dei componenti delle pompe precedentemente esternalizzati".
Isola robotizzata al servizio del centro di tornitura e fresatura CNC
Se è vero che il centro di tornitura e fresatura CNC della WFL Millturn Technologies è in grado di garantire tempi di produzione contenuti a fronte di una qualità elevata delle lavorazioni, è vero anche che un setup della macchina non eseguito in maniera veloce o accurata, vanificherebbe questi benefici.
L’attrezzaggio delle macchine utensili, infatti, per quanto inevitabile nel contesto manifatturiero, si traduce in un costo tutt’altro che marginale per le aziende e cercare una modalità per la sua ottimizzazione è stata parte integrante della strategia di miglioramento del sito produttivo di Bredel.
Al fine di superare queste criticità, si è scelto di installare un’isola robotizzata in prossimità del centro CNC, realizzata tramite l’integrazione di un magazzino verticale automatico SILO² di ICAM, e un caricatore a portale fornito da Promot Automation, per il cambio automatico e non presidiato degli utensili, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, così da eliminare il rischio di fermo o rallentamento della produzione assicurando, al contempo, la precisione millimetrica nel posizionamento degli utensili, aspetto fondamentale per l’ottenimento di pezzi prodotti con la stessa qualità.
Alto quasi 7 metri, il magazzino SILO² vanta una capacità di stoccaggio pari a 40 m³ in soli 20,44 metri quadri (larghezza 6,8 m e profondità alla base di 2,9 m). Composto da 4 colonne di stoccaggio, si contraddistingue per la presenza di 3 baie di prelievo/deposito:
- una telescopica estraibile, collocata nella prima colonna di stoccaggio, al servizio degli operatori per il caricamento / prelievo manuale degli utensili come ganasce, pinze e contrappesi, negli appositi vassoi;
- le restanti due, posizionate rispettivamente nella terza e quarta colonna di stoccaggio, sono esterne ad ingombro fisso, collocate all’interno di un’area protetta delimitata da una parete e una rete metallica, perché non presidiate. L’altezza e la profondità di queste due baie è stata infatti customizzata ad hoc proprio per agevolare l’integrazione con il caricatore a portale, il solo a poter accedere a queste due postazioni di lavoro.
SILO², baie di prelievo ad ingombro fisso non presidiate
Gli operatori e il caricatore a portale ora accedono ai materiali stoccati all’interno dello stesso magazzino automatico verticale SILO², lavorando fianco a fianco, in totale sicurezza, per raggiungere l’eccellenza operativa.
Ora tutti gli utensili nonché materie prime e parti finite, sono perfettamente stoccati all’interno dei 132 vassoi del magazzino SILO², attrezzati con specifici inserti progettati ad hoc che consentono un’accuratezza di posizionamento di ± 0,02 mm, nel pieno rispetto dei limiti di tolleranza richiesti dall’applicazione.
I vassoi del magazzino automatico SILO², di dimensioni pari a L 1.353 x P 802 x H 41 mm e con una capacità di stoccaggio massima di 400 kg, sono caratterizzati da una portata specifica molto elevata ovvero 357 kg/m²; ciò consente lo stoccaggio sicuro ed efficiente di utensili e componenti molto variegati in termini di dimensioni e peso come mozzi pompa, mandrini, ganasce, pinze, corpi pompa di piccole e medie dimensioni, etc. Nelle ipotesi di massimo sfruttamento del vassoio, si arriva sfiorare i 320 kg di carico.
A pieno regime, all’interno del SILO² saranno stoccati circa 17.000 articoli.
"L'installazione è stata predisposta per la comunicazione in real-time con gli altri sistemi di fabbrica tra cui il nostro sistema proprietario di gestione degli ordini ", conclude Bertus Groteboer. "Grazie a questa integrazione, l’isola robotizzata riceve gli ordini di lavorazione direttamente dal gestionale senza la necessità di alcun intervento umano, creando così un processo di produzione completamente digitalizzato e automatizzato”.
I benefici dell’automazione collaborativa
In un periodo caratterizzato da un mercato in rapida trasformazione e sottoposto a costanti sfide, la scelta di Bredel di automatizzare il processo di cambio utensili al centro di tornitura e fresatura CNC, si è rivelata vincente. Grazie all’automazione collaborativa, l’azienda è difatti riuscita a ridurre al minimo i costi di attrezzaggio della nuova macchina utensile aumentandone le ore di lavorazione e riducendone, di conseguenza, i tempi del ritorno dell’investimento.
L’isola robotizzata ha consentito di ottenere un livello di ripetibilità non ottenibile tramite l’intervento di qualsiasi operatore CNC specializzato, che si è tradotto in un risparmio effettivo sia in termini di tempi di lavorazione che di denaro, riducendo drasticamente il numero di pezzi “difettosi” e aumentando la qualità complessiva della lavorazione.
L'asservimento automatico e non presidiato della macchina a controllo numerico ha quindi generato notevole efficienza e liberato gli operatori CNC da attività routinarie e noiose, che ora possono dedicarsi ad operazioni molto più strategiche come la supervisione del processo o la risoluzione di imprevisti.
