Silicone sì, ma sotto controllo

automotive

A più di 70 anni dalla sua invenzione, l’O-ring continua a essere la soluzione di gran lunga più utilizzata nel mondo industriale quando si tratta di garantire la tenuta. L’evoluzione delle miscele di silicone e dei processi di siliconatura sta però portando alla ribalta un nuovo concetto di assemblaggio, nel quale la guarnizione non è più un elemento a sé, ma una parte integrante dei pre-assemblati. A crederci più di tutti in Italia è Constructa, società di Forlì che ha fatto proprio della siliconatura (miscelazione dei siliconi bi-componenti, processi automatici e robotica) il suo core business. L’ultima sfida dell’azienda romagnola è un impianto di siliconatura per l’assemblaggio di particolari auto che si rivolge a tutti i costruttori del settore automotive che puntano ad eliminare gli O-ring, o quantomeno a dotarsi di un’alternativa piuttosto attraente, sia per qualità sia per costi. A fornire il  profilometro laser che consente alla macchina di controllare al micron il profilo del cordone di siliconatura è Omron.

I vantaggi del silicone

L’impianto di siliconatura realizzato da Constructa rappresenta il primo vero sistema a controllo del profilo realizzato dalla casa per il mercato automotive e, nello specifico, per la realizzazione di guarnizioni in silicone per le pompe dell’aria condizionata.
“Una soluzione”, spiega Leonardo Fantini, presidente della società, “più conveniente e tecnicamente più valida rispetto a una guarnizione prestampata come l’O-ring, i cui limiti sono noti: costi elevati e possibilità, in fase di montaggio, di cadere o di essere pizzicato. Il silicone, invece, aderisce perfettamente al particolare e rimane saldamente ancorato ad esso anche durante il montaggio”. Ci sono voluti più di due anni e mezzo affinché Constructa portasse a termine il progetto. Un arco di tempo necessario alla società romagnola per mettere a punto insieme al fornitore di silicone un livello di automazione in grado di rispondere ai rigidi criteri di omologazione del cliente finale. Trattandosi di componenti destinati al mercato automobilistico, lo sviluppo si è concentrato sulla conformità dei pezzi, e in particolare sul soddisfacimento dei requisiti di sicurezza e resistenza agli stress imposti dal cliente finale (che ha provveduto a collaudare i particolari mediante test a nebbia salina e oli).
Ciò si è tradotto, in concreto, in un’attività di analisi delle giunzioni, come chiarisce il responsabile. “Non è così facile dosare le miscele di silicone bi-componenti e completare il profilo in modo accurato e preciso. La difficoltà risiede soprattutto nell’apertura e nella chiusura della valvola, che deve realizzare una guarnizione capace di garantire una tenuta almeno pari a quella del cordone in continuo”. Da qui l’idea di demandare il controllo della giuntura alla componentistica Omron, e nello specifico a un profilometro Omron ZG2, un sensore intelligente che provvede al controllo laser del profilo in modo da garantire l’assenza di difettosità e, quindi, la conformità della tenuta.

L’occhio del laser
sul cordone

Il sistema di misura laser Omron ZG2 è composto da due componenti fondamentali: un amplificatore con cpu integrata e una ‘testa’ di lettura. Installato su un robot della linea (nella fattispecie lo stesso che provvede al trasporto dei pallet sulla stazione di siliconatura), il profilometro segue tutto il percorso del profilo, verificandone in tempo reale l’altezza, la larghezza e il centraggio rispetto alla gola nella quale il silicone è stato applicato. L’accuratezza delle operazioni, verificata in dima, è garantita dalla riflessione del fascio laser lungo il profilo. Lo ZG2 integra inoltre una funzione di compensazione che permette di correggere le intolleranze meccaniche del robot che guida il profilometro, eliminando a monte gli eventuali scarti di posizionamento. Spostando il sensore o l’oggetto è possibile ispezionare l’intera superficie, correggendo il percorso del robot in relazione agli offset rilevati sul pezzo di ingresso. “È uno strumento che permette di eliminare la difettosità ben prima che il pezzo entri in produzione”, puntualizza Fantini. “Di fatto si riduce al minimo il rischio di portare pezzi imperfetti in una fase del processo che ha maggiori costi di check-up. Un riscontro piuttosto importante, soprattutto per il cliente finale, che ha in questo modo la possibilità di avere in casa dei particolari già ampiamente collaudati”.
Nella fase di ingegnerizzazione, Omron ha supportato i tecnici Constructa per verificare l’applicazione fin dalla sua fase embrionale. L’intervento di un application engineer, in particolare, ha permesso di completare in modo rapido la fase iniziale di testing e di scremare in prima battuta tutte le possibili difficoltà della misurazione laser. I settaggi dell’elettronica sono stati trasferiti su pc, in modo da consentire il monitoraggio in remoto e in tempo reale dei riscontri bidimensionali di misurazione. Le operazioni di misura e le impostazioni avanzate possono essere configurate in tre passaggi, riducendo in tal modo i tempi operativi e di installazione. L’integrazione di un monitor Lcd completa il quadro, rendendo l’interfaccia utente più semplice e intuitiva, facilitando le operazioni di installazione e configurazione.

Un vero controllo puntiforme

Nella sua seconda release, la macchina è stata progettata per effettuare 100 campionature per centimetro, garantendo così un controllo puntiforme su tutto il profilo. I tempi di elaborazione piuttosto elevati (circa 11 millisecondi) hanno tuttavia consentito a Constructa di spingersi su tempi ciclo nell’ordine dei 12 secondi per pezzo.
Numeri che inducono la società romagnola a ipotizzare alcuni possibili sviluppi della tecnologia in ottica futura, sia in termini funzionali, sia per quanto riguarda le applicazioni. Chiarisce Marco Cortini di Constructa: “Una volta comprese le funzionalità del sensore, abbiamo cercato di sfruttarne appieno le potenzialità; utilizzandolo non solo come profilometro, ma anche come sistema per controllare la presenza del pezzo di saldatura e la sua esecuzione”. Non a caso Constructa parla di approccio ‘multitasking’ alla misurazione, vista la possibilità del sensore di estrapolare differenti ‘giudizi’ a seconda dei vari task in esame (attualmente la macchina lavora su otto task) e, attraverso l’uscita di misura, di correggere i percorsi del robot guida. Rispetto a un classico sistema di visione, il profilometro Omron permette di avere un controllo più accurato su tutti i parametri ‘sensibili’.
Sebbene il settore automotive sia, per sua natura, quello più indicato per questo genere di applicazioni, Constructa non esclude la possibilità di trasferire questo concetto di automazione anche nel settore degli elettrodomestici, segmento nel quale la società può vantare un ruolo di primissimo piano a livello nazionale ed estero. Leonardo Fantini parla per esperienza: “Laddove si assemblano elettrodomestici utilizzando componenti con giunture in silicone, può esserci la necessità di capire in anticipo qual è il comportamento dinamico del profilo. Capire, ad esempio, se una volta compresso, il silicone può sbordare, e di quanto. Non è un’esigenza tassativa, come nel caso dell’automotive, ma è comunque un aspetto che può fornire valore aggiunto al processo. Spesso, in passato, ci siamo trovati di fronte a richieste di questo genere, senza poterle soddisfare. Alla luce dei risultati ottenuti utilizzando la tecnologia di misura Omron, il discorso però cambia”.

Pubblica i tuoi commenti