Tempi di produzione ridotti dell’80%, peso inferiore del 65% e costi abbattuti del 70% rispetto alla realizzazione tradizionale in alluminio

Nell’automazione industriale, anche il peso di un singolo componente può influenzare le prestazioni di un intero sistema.

È il caso di questo terminale di presa per gripper robotico, un componente utilizzato nei sistemi automatizzati per afferrare e movimentare oggetti durante i processi produttivi.
La sua geometria complessa avrebbe richiesto, attraverso le tradizionali lavorazioni meccaniche, numerose operazioni di fresatura, riposizionamenti e attrezzaggi dedicati, con un conseguente aumento dei tempi e dei costi di produzione.

La scelta della manifattura additiva ha permesso di superare queste difficoltà, ottenendo un componente più leggero, rapido da produrre ed economicamente vantaggioso.

La soluzione: sfruttare la libertà geometrica della stampa 3D

La manifattura additiva permette di affrontare la produzione di geometrie complesse con un approccio differente rispetto alle lavorazioni per asportazione di truciolo. Anziché ricavare il componente da un blocco di materiale attraverso successive operazioni meccaniche, la stampa 3D costruisce il pezzo strato dopo strato, direttamente a partire dal modello digitale.

Questo consente di realizzare in un unico processo geometrie che, con le tecnologie tradizionali, richiederebbero molteplici lavorazioni e riposizionamenti.

Nel caso del terminale di presa, l’impiego della produzione additiva ha consentito di ridurre i tempi di realizzazione dell’80% rispetto al processo tradizionale. Un vantaggio particolarmente significativo per la produzione di componenti personalizzati, ricambi e attrezzature destinate a impianti industriali, dove la rapidità di fornitura può essere determinante.

Inserti in acciaio inox per garantire la durata dei fissaggi

La produzione del componente non si è conclusa con la stampa 3D. Per garantire l’affidabilità dei collegamenti meccanici, sono stati successivamente installati inserti filettati in acciaio inossidabile nelle sedi destinate alle viti.

Questa soluzione permette di combinare la leggerezza del componente stampato con la resistenza di un’interfaccia di fissaggio metallica. Gli inserti contribuiscono infatti a preservare l’integrità delle filettature durante le operazioni di serraggio e gli eventuali interventi di montaggio e smontaggio, migliorando la durabilità dei collegamenti nel tempo.

Un accorgimento che dimostra come la stampa 3D possa essere integrata con componenti metallici tradizionali per rispondere alle esigenze delle applicazioni industriali.

Il vantaggio del peso: meno inerzia e maggiore efficienza del robot

Uno dei risultati più significativi del progetto riguarda la riduzione della massa.

• Il componente realizzato mediante stampa 3D risulta più leggero del 65% rispetto all’equivalente in alluminio: Un dato che assume particolare importanza quando il componente viene installato all’estremità di un braccio robotico. Durante il funzionamento, infatti, il robot deve continuamente accelerare, decelerare e spostare il proprio sistema di presa.

Ridurre la massa movimentata significa diminuire l’inerzia del sistema, con diversi potenziali vantaggi operativi.

• Maggiore velocità di movimentazione: Una massa inferiore può consentire accelerazioni e decelerazioni più rapide, permettendo di ottimizzare i tempi ciclo e, dove le caratteristiche dell’impianto lo consentono, aumentare la produttività.

• Possibilità di utilizzare robot di taglia inferiore: Alleggerire il sistema di presa significa ridurre il carico che il robot deve sostenere e movimentare.
  In fase di progettazione di un nuovo impianto, questo può contribuire alla scelta di un robot con capacità di carico inferiore, con potenziali vantaggi sui costi di investimento e di esercizio.

• Minori sollecitazioni meccaniche: Un sistema più leggero genera carichi inerziali inferiori durante le accelerazioni e le frenate.
  Su impianti che eseguono migliaia o milioni di cicli, la riduzione delle sollecitazioni può contribuire a limitare l’usura dei componenti meccanici e le esigenze di manutenzione.

Il beneficio, quindi, non riguarda soltanto il peso del singolo componente, ma può estendersi all’efficienza complessiva del sistema automatizzato.

Riduzione dei costi del 70%: quando la complessità diventa un vantaggio

Un altro risultato importante riguarda il costo di produzione. Rispetto alla realizzazione tradizionale in alluminio, la stampa 3D ha permesso di ottenere una riduzione dei costi del 70%.

Questo risultato è strettamente legato alla geometria del componente. Nelle lavorazioni meccaniche tradizionali, infatti, la complessità geometrica può tradursi in un aumento delle operazioni necessarie: più riposizionamenti, più attrezzaggi e maggiori tempi di lavorazione.

Con la manifattura additiva, invece, molte di queste limitazioni vengono superate grazie alla possibilità di produrre direttamente geometrie articolate, senza dover ricorrere a numerose lavorazioni successive.

Il risultato è un processo produttivo più semplice, rapido ed economicamente competitivo per questa specifica applicazione.

I risultati: tre vantaggi concreti

Il confronto con la produzione tradizionale in alluminio evidenzia i benefici ottenuti:

• −80% sui tempi di produzione, grazie all’eliminazione di numerose operazioni di lavorazione e riposizionamento.
• −65% sul peso, con una conseguente riduzione della massa movimentata dal sistema robotizzato.
• −70% sui costi di produzione, grazie a un processo più efficiente per la geometria del componente.

A questi risultati si aggiunge l’integrazione di inserti filettati in acciaio inox, utilizzati per garantire collegamenti meccanici affidabili e duraturi.

La stampa 3D nell’automazione industriale: oltre i gripper

Il caso di questo terminale di presa rappresenta soltanto una delle possibili applicazioni della manifattura additiva nel settore dell’automazione industriale. Le stesse opportunità possono essere sfruttate per produrre supporti, staffe, manipolatori, attrezzature di presa e altri componenti destinati a macchinari automatici.

In particolare, la stampa 3D può offrire vantaggi significativi quando è necessario realizzare geometrie complesse, ridurre le masse in movimento o produrre componenti personalizzati in quantità limitate.

Non soltanto un componente più leggero

Questo progetto dimostra come i vantaggi della stampa 3D non debbano essere valutati esclusivamente sul singolo pezzo, ma anche considerando il sistema nel quale verrà utilizzato.

Ridurre il peso di un terminale di presa significa potenzialmente migliorare le prestazioni del robot. Semplificarne la produzione significa ridurre tempi e costi. Integrare correttamente elementi metallici significa rispondere alle esigenze di affidabilità dell’applicazione. La manifattura additiva, in questo caso, non ha rappresentato soltanto un’alternativa alle lavorazioni tradizionali.

Ha permesso di ottenere un componente più leggero, più economico e più rapido da produrre, con benefici che possono estendersi all’intero processo di automazione.