Oltre il transfer tradizionale: integrazione e controllo in una macchina fuori scala destinata all’automotive

Nel settore delle macchine transfer, dove le configurazioni standard faticano a gestire lavorazioni sempre più complesse, Spada Machines ha scelto di sviluppare soluzioni proprietarie ad alta integrazione. È in questo contesto che si inserisce la storica collaborazione con NUM, che trova una delle sue massime espressioni nello sviluppo di una macchina destinata al settore automotive, caratterizzata da un elevato livello di complessità e coordinamento dei processi.

La crescente complessità delle lavorazioni in ambito automotive, e in particolare dei componenti legati all’elettrificazione, sta mettendo sotto pressione i modelli produttivi tradizionali, soprattutto quando si tratta di gestire processi multipli in modo simultaneo e controllato. È in questo contesto che la storica collaborazione tra NUM e Spada Machines – realtà bresciana specializzata nella progettazione e produzione di macchine transfer, centri di tornitura plurimandrino e macchine speciali – raggiunge uno dei suoi punti più avanzati: lo sviluppo di una macchina transfer destinata a un cliente tedesco dell’automotive e caratterizzata da un livello di integrazione e densità di processo fuori scala rispetto agli standard di settore.

“La sfida principale di questo progetto non è stata solo aumentare il numero di lavorazioni, ma governarle in modo coerente”, sottolinea Marco Battistotti, Direttore NTC Italia di NUM. “Questa macchina è infatti tra le più sofisticate a cui NUM abbia mai lavorato e i numeri ne evidenziano chiaramente la complessità: 66 assi controllati, 26 mandrini complessivi e la capacità di gestire fino a 40 processi di lavorazione contemporanei”.

Approccio diverso
Spada Machines si muove in questo scenario con un posizionamento che rompe gli schemi consolidati della tecnologia transfer. Con una storia che inizia negli anni Sessanta, l’azienda ha infatti scelto di non competere sulle configurazioni standard – verticali o orizzontali – ma di sviluppare soluzioni proprietarie, costruite attorno alle esigenze applicative dei clienti. “Quando abbiamo iniziato abbiamo capito chiaramente che non avremmo potuto competere con chi presidiava già quei segmenti”, racconta Mauro Guerra, Ceo di Spada Machines; “dovevamo proporre qualcosa di diverso”.

Da questo approccio nasce così la tecnologia brevettata Multi-S, basata su una struttura multi-stazione capace di integrare lavorazioni di tornitura e fresatura anche in contemporanea, concentrando più operazioni in un’unica presa. Un’impostazione che consente di superare i limiti tradizionali del transfer e di gestire componenti differenti per materiale, geometria e dimensioni all’interno dello stesso sistema, mantenendo elevati livelli di precisione e stabilità di processo. In questo percorso, la collaborazione con NUM è stata determinante fin dalle prime fasi di sviluppo della tecnologia, contribuendo in modo sostanziale alla definizione dell’architettura di controllo e delle soluzioni applicative.

Flessibilità, efficienza e precisione
Questo livello di integrazione trova la sua massima espressione nella macchina sviluppata per un cliente tedesco del settore automotive, dove la tecnologia transfer viene spinta verso un grado di integrazione e densità di processo difficilmente riscontrabile in configurazioni tradizionali.

“La macchina che abbiamo sviluppato”, spiega Battistotti, “è caratterizzata da 66 assi controllati, 26 mandrini complessivi – di cui 13  controllati in anello chiuso e 13 in anello aperto – e ha la capacità di gestire fino a 40 lavorazioni simultanee, equivalenti ad altrettanti programmi pezzo eseguiti in parallelo. Ma il nodo critico non è soltanto l’esecuzione parallela dei programmi, quanto piuttosto la loro sincronizzazione, perché è da questo coordinamento che dipende l’efficienza complessiva della macchina”.

La struttura si basa su un’architettura multi-stazione – fino a 12 stazioni operative – in cui ogni unità può essere riconfigurata in funzione del ciclo: un mandrino può trasformarsi in asse C o in unità di fresatura, passando da operazioni di tornitura a lavorazioni di fresatura all’interno dello stesso processo. Questa flessibilità genera un numero elevatissimo di combinazioni operative e consente di concentrare più fasi produttive in un unico sistema.

“A questa versatilità”, sottolinea Mattia Spada, Responsabile di Progetto di Spada Machines, “si affianca una progettazione meccanica orientata alla stabilità. La macchina deve infatti sostenere forti asportazioni di materiale nelle prime stazioni e garantire al tempo stesso precisioni elevate nelle fasi di finitura. Il basamento e la struttura sono quindi progettati per isolare le vibrazioni ed evitare che le sollecitazioni generate nelle lavorazioni più gravose si trasmettano alle stazioni successive, preservando la qualità del pezzo e la ripetibilità del processo”.

Partnership tecnologica
In questo contesto il contributo di NUM si colloca su un piano che va ben oltre la fornitura del controllo numerico, entrando direttamente nella definizione dell’architettura meccatronica della macchina. Il sistema è basato su una configurazione con 5 NCK modulari, progettati per gestire in modo coordinato l’elevato numero di assi e processi attivi, e su un unico PLC centralizzato, una scelta in controtendenza rispetto alle architetture multi-PLC che consente di semplificare la gestione – permettendo di governare in modo unificato tutte le funzioni della macchina – ed evitare la sincronizzazione di logiche separate.

“A questa architettura si affianca un’integrazione completa delle funzioni di sicurezza certificate”, aggiunge Spada, “distribuite su tutti gli assi e mandrini, ma gestite da un sistema centralizzato, oltre a una motorizzazione basata su tecnologia DSL, che consente di ridurre drasticamente il cablaggio utilizzando un solo cavo per potenza e feedback. In un impianto con 66 assi, questa scelta incide in modo significativo sulla progettazione e sull’industrializzazione della macchina, rendendola più compatta e razionale”.

A completare il contributo tecnologico di NUM vi è l’adozione di elettromandrini sincroni raffreddati a liquido, una soluzione non comune nel mondo delle macchine transfer. “A differenza dei sistemi tradizionali basati su motori asincroni – precisa infatti Battistotti – questi mandrini sono diretti, privi di cinematismi intermedi e lavorano in asse sul motore, mentre il raffreddamento a liquido consente di mantenere costante la temperatura di esercizio e quindi la stabilità dimensionale”. Il risultato è una maggiore precisione nel tempo, accompagnata da prestazioni dinamiche elevate.

Efficienza nel tempo
A completare il quadro è la capacità di tradurre questa architettura in continuità operativa reale, dove il parametro chiave non è la velocità teorica ma l’efficienza nel tempo. Il sistema integra infatti funzioni avanzate di monitoraggio che consentono di controllare in tempo reale il processo e di individuare eventuali anomalie prima che si traducano in scarti o fermi macchina, un aspetto cruciale in una transfer dove più pezzi vengono lavorati simultaneamente. “Meglio un secondo in più sul ciclo, ma con un livello di efficienza più elevato e costante – osserva infatti Guerra – perché è la stabilità a determinare la produttività complessiva”.

In parallelo, la gestione energetica basata su drive modulari con recupero in rete permette di riutilizzare l’energia generata nelle fasi di decelerazione, migliorando l’efficienza complessiva di un sistema caratterizzato da un’elevata potenza installata. Ne emerge una piattaforma che, pur sviluppata per un’applicazione specifica in ambito automotive elettrico, dimostra una chiara scalabilità industriale.