Industrie 4.0: come cambieranno le macchine utensili? Risponde il professor Christian Brecher

Le macchine utensili diventano sempre più precise, più veloci e migliori. Lo mostrerà anche la prossima AMB  – Fiera internazionale per la lavorazione dei metalli – che si svolgerà dal 13 al 17 settembre a Stoccarda e alla quale sono attesi 90.000 visitatori. Nel principio di base sotteso ai robot di taglio non cambierà pressoché nulla. Le assi rotatorie e lineari saranno combinate in modo diverso all’interno della cabina come pure l’accesso ai dispositivi di comando. In tempi di “Industrie 4.0“, il nuovo termine che sostituisce l’espressione “collegamento in rete“, le macchine utensili devono potersi aprire. Quale sarà il loro aspetto futuro? Le risposte saranno fornite dal professor Christian Brecher, uno dei direttori del rinomato laboratorio per le macchine utensili del politecnico RWTH di Aquisgrana e titolare della cattedra di macchine utensili.

Professor Brecher, come cambierà la macchina utensile del futuro per Industrie 4.0?
Dal nostro punto di vista urgono due aspetti: la digitalizzazione ossia la virtualizzazione della macchina utensile e il suo collegamento in rete. Nel primo caso si assiste a un’ottimizzazione significativa dell‘engineering, sia attraverso modelli espressivi del comportamento meccanico – statico, dinamico e termico – sia attraverso la tecnologia di controllo – gruppo propulsore o modelli di regolazione. L’obiettivo è comunque quello di riuscire a simulare la futura macchina fin dentro il processo e identificare per tempo le sfide.
Il collegamento in rete riguarda maggiormente la fase successiva, quella del funzionamento. Le future macchine utensili dovranno avere delle interfacce semantiche per poter disporre dei dati di processo con una risoluzione maggiore, per analisi più vaste da effettuarsi possibilmente in tempo reale oppure da integrarsi in modo funzionale nei sistemi concatenati.

Come si ripercuote la crescente automatizzazione dei processi sulla realizzazione di una macchina utensile, specialmente utilizzando i robot?
Esistono già delle celle di processo automatizzate e la costruzione di utensili e stampi ne è un esempio. Noi però abbiamo identificato una sfida importante nel funzionamento redditizio di tali celle (robot, macchine utensili, magazzino), in particolare nelle piccole serie piene di varianti – quindi nella tipica gamma di prodotto delle piccole e medie imprese. Molte volte i processi non possono essere attivati nei tempi mascherati, in altri casi non si dispone della perizia necessaria. Inoltre a tutt’oggi esistono ancora pochi approcci per definire un’ampia interfaccia funzionale fra la macchina utensile e il robot, che possa essere integrata fino alla catena CAD/CAM-NC ossia RC. Ciò è particolarmente interessante quando pensiamo all’automatizzazione flessibile, ad esempio mediante i robot collaborativi. Anche qui vediamo grandi potenzialità per le piccole e medie aziende e per le piccole serie.
Attualmente stiamo fondando un gruppo di lavoro che illustri con precisione la questione, sia dal punto di vista della ricerca sia da quello della cooperazione diretta fra le industrie.

Che ne è diventato poi dell’idea degli esapodi, ossia di una realizzazione completamente nuova della macchina utensile  per la quale una volta si prevedeva un grande futuro?
L’idea della cinematica parallela ossia delle soluzioni ibride si è potuta affermare pienamente solo in alcuni campi e questo per vari motivi. Oltre che per il maneggio e il montaggio esistono anche macchine utensili i cui vantaggi sono sfruttati con molto successo. Ad esempio la dinamica altamente convertibile di progetti specifici; un altro esempio è costituito da Ecospeed, la macchina altamente dinamica dell’impresa Dörries Scharmann per una prestazione altamente produttiva nel campo aerospaziale. Sicuramente il futuro delle macchine utensili ci riserverà progetti specifici per applicazioni speciali.

Le macchine diventano sempre più complesse, la nuova generazione pensa in termini di app – come sarà il loro impiego in futuro?
La progettazione di nuove macchine umane e innovative ha una lunga storia al WZL. Infatti, l’idea di un funzionamento orientato all’azione – motivato dagli odierni smartphone – è stato validato con successo con le interfacce multimodali riducendo in modo significativo la complessità delle odierne Human Maschine Interfaces. Celos della DMG Mori segue un approccio molto simile. All’interno del progetto MaxiMMI, che prevede la collaborazione di produttori e fornitori leader di macchine utensili, stiamo prendendo anche in considerazione l’integrazione di nuovi dispositivi di comando come gli smart watch, i tablet e gli occhiali multimediali per ambiente WZM. Le potenzialità sono molte tuttavia gli approcci non andrebbero perseguiti per amor proprio. Bisognerebbe invece generare sempre un riferimento applicativo realistico.

Da alcuni anni l’efficienza energetica è un argomento costante anche per le macchine utensili. Qual è l’ultimo aggiornamento?
Il campo tematico dell’efficienza energetica continua a essere oggetto di bandi di concorso. Se inizialmente siamo riusciti a realizzare con maggiore efficienza i gruppi principali, come il mandrino, tenendo in considerazione i modelli fisici, attualmente ci stiamo concentrando più sui gruppi complementari e su una gestione termica trasversale e intelligente. Gli studi attuali del WZL si occupano della riduzione dei tempi di riscaldamento improduttivi in cui poter spegnere temporaneamente e flessibilmente la macchina anche nelle brevi pause di produzione. Osservando il tema dell’efficienza energetica nel suo complesso, essa va considerata all’interno di un contesto produttivo finalizzato ad abbattere il consumo di energia per ciascun componente.