Che si tratti del lancio di un nuovo prodotto o dell'aumento della produzione di uno già esistente, i produttori sono sottoposti a una forte pressione per automatizzare più velocemente, in modo più affidabile e con meno rischi. Il time-to-market diventa una metrica chiave che ha un impatto diretto sulla redditività, sulla competitività e sulla soddisfazione dei clienti. Ogni ritardo significa perdita di fatturato, di opportunità e di costi.
Sia per gli integratori che per i produttori, la costruzione di un sistema di produzione automatizzato di solito comporta l'approvvigionamento di vari componenti, come laser, robotica, controller e utensili, da più fornitori. Questo metodo frammentato introduce complessità, ritardi e rischi. Quando sorgono problemi, il dito puntato tra i fornitori può causare colli di bottiglia critici, allungando i tempi di lancio e facendo lievitare i costi.
Offrire alle industrie un percorso migliore per l'automazione laser è uno degli obiettivi di IPG Photonics. In qualità di fornitore di sistemi di automazione completi, IPG collabora con i produttori, lavorando con i loro team di produzione per progettare, costruire, installare e mantenere una soluzione di produzione completamente integrata. Abbiamo scoperto che, con un solo fornitore responsabile di ogni parte della soluzione, i produttori possono avviare la produzione più rapidamente, eliminare le sorprese e contare su un'unica risorsa per l'assistenza.
In questo articolo discuteremo i vantaggi della collaborazione con un fornitore di soluzioni complete per l'automazione laser, in particolare di come il partner giusto possa aiutarvi a minimizzare i rischi e a costruire una base più solida per il successo a lungo termine.
La via tradizionale all'automazione
Per implementare un sistema di automazione personalizzato, i produttori si affidano in genere a una delle due strategie: costruirlo da soli o affidarsi a un integratore di sistemi. Sebbene entrambi gli approcci possano funzionare, spesso comportano rischi nascosti, soprattutto per i processi basati sul laser, che influiscono sul time-to-market, sui costi e sulle prestazioni complessive del sistema.
Per alcuni, l'acquisto di singoli elementi da vari fornitori può sembrare un approccio più flessibile o conveniente. Ma troppo spesso il costo effettivo dell'integrazione frammentaria supera di gran lunga i risparmi iniziali.
Quando i componenti provengono da fornitori diversi, l'onere di farli funzionare insieme ricade sull'utente finale. Questo crea rischi in ogni fase: interfacce non corrispondenti, compatibilità di processo non provata, responsabilità non chiara e tempi di debug del sistema più lunghi. Ogni lacuna nell'integrazione introduce opportunità di ritardi, ore di progettazione impreviste e costi aggiuntivi.
Le difficoltà maggiori si presentano spesso dopo l'inizio dell'installazione. Con più fornitori coinvolti, la diagnosi e la risoluzione dei problemi possono trasformarsi in un gioco di attribuzione delle colpe, con ciascun fornitore che indica il componente altrui come causa. Nel frattempo, i tempi di produzione slittano, le risorse interne si bloccano e i costi aumentano. Quando un sistema frammentario è pienamente operativo, i produttori spesso si rendono conto di aver speso molto di più - in tempo, denaro e frustrazione - di quanto avrebbero speso acquistando una soluzione completamente integrata fin dall'inizio.
Gli integratori di sistemi mirano a risolvere questo problema. Ma la maggior parte di essi ha un limite significativo. Mentre sono esperti di robotica, controlli e ingegneria dei sistemi, pochi hanno una profonda esperienza interna nell'interazione laser-materiale, nell'ottimizzazione dei processi laser o nella progettazione di sistemi ottici. Di conseguenza, la collaborazione con un integratore spesso implica livelli di subappalto e una proprietà tecnica divisa. Se si verifica un problema, la sua risoluzione può richiedere settimane di tira e molla tra l'integratore e i suoi fornitori.
L'approccio a un'unica fonte
Come risolve IPG questi problemi? Non siamo solo un altro integratore o fornitore di componenti nell'elenco?
La maggior parte dei lettori conosce già IPG Photonics come pioniere e leader del mercato dei laser industriali in fibra. Ma molti forse non sanno che IPG è cresciuta fino a diventare molto più di un semplice produttore di laser.
Oggi possediamo tutte le competenze e le risorse necessarie per fornire una vera e propria soluzione unica per l'automazione. Naturalmente forniamo i laser, ma integriamo anche ottiche, sistemi robotici, piattaforme di movimento, utensili, sistemi di controllo, soluzioni di visione e persino involucri di sicurezza, tutti progettati per funzionare insieme senza soluzione di continuità. Dalle postazioni di lavoro indipendenti alle linee di produzione complete e automatizzate per la produzione di grandi volumi, ogni elemento del sistema è costruito sulla base della nostra profonda esperienza nell'interazione laser/materiale e nell'automazione industriale. Non c'è alcuna responsabilità suddivisa, né stratificazione di subappaltatori, né incertezza sulle prestazioni del sistema.
E le nostre capacità vanno ben oltre l'hardware. Ci impegniamo fin dalle prime fasi del ciclo di vita del progetto, collaborando con i clienti per sviluppare il giusto processo laser attraverso lo sviluppo di applicazioni, studi di fattibilità e simulazioni virtuali. Quindi progettiamo, costruiamo e convalidiamo il sistema internamente per ridurre al minimo le sorprese durante l'installazione. Una volta installato, forniamo supporto, formazione degli operatori e assistenza 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Gli utenti dei sistemi di automazione IPG hanno un solo punto di contatto dall'inizio alla fine, e oltre.
Ecco cosa abbiamo scoperto: i nostri clienti ottengono un percorso di produzione più rapido e agevole, con molti meno rischi. IPG si assume la responsabilità del sistema di automazione stesso, consentendo ai produttori di concentrarsi sull'aumento della produzione e non sulla risoluzione dei problemi.
Capire come funziona il tutto, dall'interazione laser-materiale alla progettazione di utensili e persino di pezzi ottimizzati per la lavorazione laser, può essere scoraggiante. Vediamo alcune delle risorse che offriamo per lo sviluppo di sistemi di automazione, per meglio delineare il quadro.
Sviluppo di applicazioni: Le basi del successo
La differenza tra IPG e gli altri integratori diventa chiara fin dall'inizio. Iniziamo studiando, testando e caratterizzando il processo laser stesso. Questo aspetto è fondamentale perché per ottenere risultati di produzione affidabili è necessario un processo collaudato e ben ottimizzato, sviluppato in condizioni reali.
Questo impegno è guidato dal nostro team Applicazioni che opera nei laboratori applicativi globali. Scienziati laser e ingegneri applicativi collaborano con i produttori per sviluppare processi completamente convalidati su misura per ogni applicazione. Che si tratti di saldatura, pulitura, testurizzazione, taglio o produzione additiva, l'obiettivo del nostro team è garantire che i risultati siano ottimizzati molto prima dell'inizio della costruzione del sistema.
Questa collaborazione nella fase iniziale riduce drasticamente il rischio a valle, perché ci permette di costruire un sistema basato su una base testata e ottimizzata. Questo è fondamentale per garantire una transizione senza soluzione di continuità dal prototipo alla produzione.
Strumenti avanzati per ridurre i rischi dell'automazione
Questa stessa mentalità rigorosa e analitica viene poi applicata allo sviluppo del sistema di automazione completo. Uno degli strumenti più preziosi che utilizziamo è la virtualizzazione.
Storicamente, i costruttori di sistemi di automazione si sono affidati a un ciclo di "concurrent engineering" laborioso e costoso. Questo comporta la costruzione di prototipi fisici e la loro successiva verifica per convalidare il progetto o rivelare problemi imprevisti. Questo processo viene iterato fino a quando il sistema viene collaudato in modo soddisfacente e raggiunge la sua forma finale. Pur essendo efficace, questo metodo tradizionale aggiunge tempo, costi e rischi significativi a ogni lancio.
Oggi IPG si avvale di strumenti avanzati di produzione virtuale per abbreviare e semplificare drasticamente il ciclo di progettazione simultanea. Simulando, analizzando e ottimizzando i sistemi di automazione in modo digitale, identifichiamo ed eliminiamo i rischi prima ancora che raggiungano la fase di prototipo. Due degli strumenti più preziosi che utilizziamo in questo sforzo sono l'analisi di simulazione delle variazioni (VSA) e l'analisi della distorsione delle saldature (WDA).
Con VSA, IPG può modellare e simulare letteralmente migliaia di "build digitali" di un pezzo o di un gruppo. La simulazione include praticamente ogni aspetto del processo. Ad esempio, VSA incorpora modelli 3D dei pezzi e degli assemblaggi, nonché degli utensili, dei dispositivi di supporto del lavoro e di qualsiasi altro componente meccanico ausiliario presente nel sistema. L'analisi agli elementi finiti viene impiegata per modellare la resistenza e la durata di tutte queste parti meccaniche. La simulazione robotica viene utilizzata per modellare il movimento reale dei robot fisici.
VSA ci mostra come le variazioni naturali delle tolleranze dei componenti influenzino le caratteristiche chiave degli assiemi prodotti. Il software analizza le prestazioni degli utensili e dei dispositivi di presa del lavoro per prevedere la variazione statistica delle caratteristiche dimensionali critiche nei pezzi finali. Ciò fornisce un potente mezzo per ridurre i tempi e i costi necessari per ottimizzare il prodotto e l'attrezzatura.
WDA fa un ulteriore passo avanti, simulando gli effetti dei processi di saldatura sulla geometria del pezzo. Modellando le proprietà dei materiali, le zone termicamente alterate, le sequenze di saldatura e il fissaggio, WDA prevede i punti in cui è probabile che si verifichino distorsioni. Quindi, suggerisce modifiche al flusso di processo, all'attrezzatura o alla progettazione del pezzo per attenuare eventuali problemi. I risultati sono saldature migliori, con distorsioni minime, basse tensioni residue e massima resistenza, senza dover eseguire numerosi cicli di test sui pezzi reali.
IPG offre una gamma di soluzioni per l'automazione
Come si presenta un sistema automatizzato di IPG?
Ogni sfida produttiva è diversa. Alcuni produttori vogliono partire da una soluzione standardizzata per mettere subito in funzione un nuovo processo laser. Altri richiedono un sistema personalizzato, costruito da zero per uno specifico ambiente di produzione ad alto volume. IPG offre soluzioni per entrambi i punti di arrivo, ma anche per tutte le fasi intermedie. Lavoriamo con ogni cliente per determinare il percorso giusto in base ai suoi obiettivi, alle sue tempistiche e al suo budget.
Alcune applicazioni possono utilizzare una versione aumentata di uno dei nostri prodotti preconfigurati, come la LaserCell 2000. Queste celle di lavoro autonome sono completamente integrate con i laser IPG, le ottiche, i sistemi di movimento e le custodie di sicurezza. Sono ideali per le operazioni che necessitano di una soluzione collaudata ed efficiente senza i tempi e i costi di una progettazione personalizzata.
La creazione di un sistema standard riduce al minimo lo sforzo di progettazione e accorcia notevolmente i tempi di produzione. Questi strumenti possono essere facilmente personalizzati con una varietà di opzioni di carico/scarico e movimentazione dei pezzi, robotica, sistemi di visione e altro ancora. In questo modo possono integrarsi perfettamente in una linea di produzione esistente o ottimizzare la loro capacità di eseguire un compito specifico.
Quando l'applicazione richiede qualcosa di più particolare, progettiamo e costruiamo sistemi automatizzati personalizzati. Questi possono incorporare un'ampia gamma di elementi, come sistemi di visione, utensili specializzati, robotica avanzata, manipolazione dei pezzi, PLC e interfacce di comunicazione, e vanno da una singola stazione di lavoro indipendente a sistemi multi-stazione per grandi volumi.
Questi sistemi sono adattati specificamente ai requisiti di processo, materiale, velocità di produzione e qualità del cliente. Sebbene lo sviluppo sia più costoso e richieda più tempo, una soluzione personalizzata può garantire il massimo delle prestazioni e del ROI.
Sia che scegliate di basarvi su uno dei nostri sistemi standard o di affidarci la creazione di una linea di produzione automatizzata completamente personalizzata, beneficerete di un unico punto di responsabilità e della nostra comprovata capacità di consegnare nei tempi e nei costi previsti. Quando collaborate con IPG, ottenete anche l'accesso alla nostra rete globale di assistenza e supporto, che comprende l'installazione da parte di esperti, la formazione pratica e l'assistenza tecnica continua per mantenere il vostro sistema in funzione al massimo delle prestazioni.
Applicazioni: Saldatura e non solo
Quali applicazioni possono utilizzare le soluzioni laser automatizzate IPG?
La saldatura è ancora la nostra applicazione più comune, anche se la gamma e la varietà dei compiti di saldatura che serviamo si è notevolmente ampliata negli ultimi anni. Nel settore automobilistico, ad esempio, la saldatura laser è diventata uno strumento fondamentale per sostenere le iniziative di alleggerimento e il crescente utilizzo di leghe di acciaio ad alta resistenza. Di conseguenza, i sistemi IPG vengono utilizzati per saldare pannelli, anelli delle porte, sottostrutture della carrozzeria, ingranaggi, telai dei sedili e altro ancora, ottenendo giunti resistenti e precisi con una distorsione termica minima.
Negli ultimi anni, la produzione di veicoli elettrici è diventata un altro segmento significativo della produzione automobilistica. Queste attività coinvolgono spesso materiali diversi, tecniche di assemblaggio e livelli di precisione più elevati rispetto ad altre aree della produzione automobilistica. Di conseguenza, rappresentano una sfida per i sistemi di saldatura di produzione, che devono fornire contemporaneamente una qualità di saldatura eccezionale e un'elevata produttività. Lo sviluppo di strumenti laser automatizzati che raggiungono questi obiettivi è notevolmente facilitato dai nostri strumenti di virtualizzazione. Questi ci permettono di ridurre i tempi di sviluppo e di ottenere risultati superiori.
Ma supportiamo anche una gamma più ampia di processi produttivi che vanno oltre la semplice saldatura. La nostra profonda esperienza nell'interazione laser-materiale ci permette di affrontare applicazioni che vanno dalla pulitura, alla testurizzazione, al taglio, al riscaldamento/essiccazione, fino alla produzione additiva.
Ad esempio, l'automazione laser IPG consente una pulizia efficiente delle superfici che può sostituire la spazzolatura meccanica o i trattamenti chimici, la testurizzazione delle superfici per migliorare l'adesione e l'aspetto e il taglio di precisione di metalli e compositi. Questi processi laser senza contatto migliorano la qualità, riducono la manutenzione e aumentano la produttività, integrandosi senza problemi negli ambienti di produzione automatizzati.
Che si tratti di unire leghe leggere, preparare superfici per l'incollaggio o tagliare forme complesse, le soluzioni di automazione IPG portano i vantaggi della lavorazione laser in nuove applicazioni, aiutando i produttori a semplificare le loro operazioni e a migliorare le prestazioni dei prodotti.
Automazione più intelligente per un mondo più complesso
Oggi i processi produttivi sono più complessi e impegnativi che mai. I materiali cambiano. Le geometrie dei pezzi sono sempre più complesse. I volumi di produzione aumentano, mentre le finestre di tolleranza si riducono.
In questo ambiente, seguire le vie tradizionali dell'automazione - che si tratti di costruire un sistema da soli o di affidarsi a integratori generici - potrebbe non garantire la velocità, la precisione o l'affidabilità di cui i produttori hanno bisogno per rimanere competitivi.
I moderni metodi di produzione basati sul laser richiedono un approccio più intelligente. Un approccio basato su una profonda conoscenza dei processi, su un'ampia esperienza di automazione e su capacità di ingegneria di sistema complete. Il nostro obiettivo è quello di offrire ai nostri clienti queste competenze di base, per dare loro la possibilità di continuare a far progredire lo stato della produzione.
Come iniziare con l'automazione laser
Siete interessati a scoprire come una soluzione laser IPG automatizzata possa essere utile alla vostra attività?
Iniziare è facile: inviateci dei pezzi campione, visitate uno dei nostri laboratori applicativi globali o parlateci della vostra applicazione.
