Le lavorazioni di metallo, legno, plastica e materiali compositi con frese e torni sono giunte a un punto di svolta: le tecnologie avanzate come robotica e controllo numerico computerizzato (CNC), una volta separate e distinte tra loro, oggi convergono in un sodalizio strategico che sta ridefinendo i parametri della produzione moderna.
La fusione avvenuta tra queste innovazioni, cresciute ultimamente a un ritmo esponenziale, ha dato origine alla robotica CNC e permesso di raggiungere livelli di precisione, controllo, efficienza, replicabilità e qualità delle operazioni impensabili, tanto da rendere possibile il soddisfacimento di qualsiasi richiesta.
Una trasformazione epocale che investe in pieno molti settori come quello aerospaziale, edile, medico, industriale, dell’automotive, dell’artigianato cambiandone la fisionomia.
L’uomo, non più fulcro del processo manuale, passa alla manutenzione, progettazione e supervisione, consegnando in un certo senso le chiavi dell’industria manifatturiera alle nuove tecnologie.
La rapida evoluzione delle macchine CNC
Le macchine a controllo numerico fanno parte più o meno di tutti i settori industriali. Hanno la funzione di misurare, controllare e guidare con precisione gli assi di un macchinario mediante un computer, che scandisce automaticamente i tempi, detta percorsi e stabilisce le operazioni da eseguire per la realizzazione di un determinato pezzo.
Prima della comparsa delle macchine CNC, la produzione dei pezzi era affidata ai lavoratori delle fabbriche, i quali presentavano limiti in termini sia quantitativi che qualitativi. C’erano poi gli errori umani, che provocavano rallentamenti a causa delle correzioni o dei rifacimenti da effettuare, con perdite di tempo e di denaro.
Le prime macchine a controllo numerico computerizzato hanno fatto la loro comparsa negli anni ’40. A tal proposito, viene riconosciuto come primo apparecchio CNC un sistema che usava schede perforate per controllare i movimenti delle macchine utensili, attraverso cui si realizzavano componenti per elicotteri. Il merito di tale invenzione è attribuito all’ingegnere aeronautico John T. Parsons.
Gli anni ’60 hanno decretato la sostituzione dei primi sistemi analogici di controllo con quelli digitali, con un aumento dell’efficienza e della flessibilità delle lavorazioni.
Nei decenni successivi, anni ’70 e ’80, sono comparsi i software: il processo di produzione, dall’idea fino al manufatto finito, comincia con un modello digitale realizzato con CAD (Computer-Aided Design). Lo stesso viene poi tradotto in istruzioni operative tramite software CAM (Computer-Aided Manufacturing), trasmesse al macchinario che fisicamente eseguirà il lavoro.
Un altro importante sviluppo ha riguardato l’introduzione delle macchine multi-asse che, con una maggiore versatilità, hanno consentito lavorazioni su più lati di un pezzo, evitandone lo spostamento manuale, come avveniva in passato.
Autonomia, precisione ed efficienza nelle lavorazioni con la robotica CNC
Il confine che separava un tempo la robotica dal controllo numerico computerizzato è ormai divenuto evanescente, quasi del tutto scomparso. Le due tecnologie, al giorno d’oggi, si integrano e si sovrappongono costantemente tra loro, in modo sempre più armonico, realizzando componenti e pezzi vari in molteplici campi:
- parti di aerei e razzi (aerospaziale);
- blocco motore e testate dei veicoli (automotive);
- protesi e strumenti chirurgici (medico);
- pannelli prefabbricati con design personalizzati (edilizia).
Con i macchinari CNC, le diverse attività di produzione (fresature, torniture, tagli laser e stampa 3D) avevano raggiunto un livello elevatissimo di automazione, che richiedeva però l’intervento da parte dell’uomo, ad esempio per caricare o scaricare i pezzi da lavorare, per riprogrammare o semplicemente per supervisionare l’iter.
Con l’integrazione della robotica al controllo numerico computerizzato, le operazioni hanno fatto un balzo in avanti: l’introduzione dei robot ha permesso di creare sistemi totalmente autonomi, oltre che efficienti, in grado di gestire i progetti dall’inizio alla fine.
Da questo intreccio di caratteristiche, proprietà e capacità, ha origine la robotica CNC con sistemi intelligenti e completamente automatizzati che garantiscono un altissimo grado di precisione e replicabilità pressoché illimitata.
Nello specifico, i robot eseguono innumerevoli attività:
- caricano e scaricano i pezzi da lavorare nelle macchine CNC;
- gestiscono il trasporto tra le varie postazioni di lavoro;
- eseguono operazioni di assemblaggio complesse, di saldatura, di taglio, di finitura e di lucidatura;
- i robot dotati di sensori e sistemi di visione, possono ispezionare i prodotti, controllando la conformità agli standard.
Grazie agli algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale le macchine hanno anche la capacità di adattamento alla situazione in tempo reale, di manutenzione predittiva, di ottimizzare i processi, con un innalzamento della qualità e una riduzione al minimo degli scarti.
In alcuni casi, i robot vengono dotati di utensili per le lavorazioni, trasformandosi in vere e proprie macchine CNC robotizzate.
La robotica CNC, i successivi scenari ed EMO 2025
Il presente e il futuro della produzione manifatturiera si fonda sulla robotica CNC che permette tempi di consegna rapidi, personalizzazione massima, percentuale di errore quasi nulla, spazi ridotti delle postazioni.
Ma altre rivoluzioni sono in corso e sono destinate a cambiare ulteriormente il comparto: ad esempio la crescente diffusione dei cobot (robot collaborativi), progettati per lavorare in sicurezza a fianco delle persone, potrà dar adito a nuovi futuristici scenari.
Un punto di riferimento per approfondire questi temi e scoprire le tendenze più innovative sarà EMO 2025, la fiera leader mondiale per le tecnologie di produzione, in programma dal 22 al 26 settembre a Hannover.
