Produzioni Speciali Automotive: L'Innovazione Dietro Ogni Veicolo

Ogni veicolo che sfreccia su strada è il risultato di un'incredibile combinazione di ingegneria, design e produzione. Ma cosa rende tutto questo possibile? Dal motore che alimenta il movimento ai sistemi elettronici che garantiscono sicurezza e connettività, i componenti sono ciò che trasforma un semplice progetto su carta in una macchina funzionante. La produzione di componenti per l'automotive è una delle attività più complesse e sofisticate nell'industria manifatturiera. Spesso questo settore è considerato uno dei più fecondi in termini di innovazione. Un'automobile tipica comprende più di 10.000 componenti che vengono prodotti singolarmente con vari processi prima di essere riuniti per formare la forma finale. Ogni volta che saliamo in macchina, diamo per scontato che tutto funzioni perfettamente. Ma dietro a quel semplice "avvio" c'è un universo di tecnologia, ricerca e innovazione. E c'è di più. La qualità di ogni componente influisce direttamente sulla sicurezza, sull'efficienza e sull'affidabilità di un veicolo. Per questo è fondamentale affidarsi a chi ha esperienza, competenza e passione per il mondo automotive.

Materiali e Loro Applicazioni Specifiche nell'Automotive

L'industria automobilistica fa ampio uso di una varietà di materiali, ciascuno scelto per le sue proprietà uniche che contribuiscono alla sicurezza, all'efficienza e alle prestazioni complessive del veicolo. La selezione del materiale è un processo critico che bilancia costo, peso, resistenza e capacità di lavorazione.

Metalli Tradizionali e Leghe Avanzate

L'acciaio, ad esempio, è apprezzato per la sua robustezza e il costo contenuto, il che lo rende ideale per telai e altre parti strutturali. Esistono anche particolari acciai balistici, per la realizzazione di automobili blindate, sottolineando la versatilità di questo metallo. Per gli interni e i componenti estetici, spesso si preferiscono le materie plastiche che offrono versatilità e leggerezza, oltre alla possibilità di essere modellate in forme complesse. La tecnica della pressofusione consente di creare componenti metallici complessi con un'elevata precisione dimensionale. Il risultato? La fusione è essenziale per creare parti più complesse, come i blocchi motore o le teste dei cilindri. Immagina di versare metallo fuso in uno stampo, come quando si prepara una torta. I basamenti per i cilindri, gli alberi motore, le teste dei cilindri e le cover per sistemi di freni a disco vengono prodotti, come molti altri elementi, in fonderia. La fonderia ricopre un ruolo fondamentale nella produzione di componenti per l’industria automobilistica.

La lega di Magnesio necessita attenzioni particolari rispetto a quelle necessarie per lo stampaggio dell’Alluminio. Queste leghe sono sempre più diffuse per alleggerire gli autoveicoli e ridurre consumi ed emissioni. Infine, ci sono i materiali compositi, come la fibra di carbonio combinata con resine, che garantiscono un mix unico di resistenza e leggerezza, caratteristiche sempre più diffuse per alleggerire gli autoveicoli e ridurre consumi ed emissioni.

L'Importanza delle Materie Plastiche

Non tutti i componenti sono metallici. Le materie plastiche sono utilizzate per parti come cruscotti, paraurti e rivestimenti interni. Il motivo per cui sono utilizzati materiali plastici è per le sue proprietà; la plastica, infatti, è leggera, economica e può essere modellata in forme complesse. Per gli interni e i componenti estetici, spesso si preferiscono le materie plastiche che offrono versatilità e leggerezza, oltre alla possibilità di essere modellate in forme complesse.

Processi di Produzione dei Componenti Automotive

La produzione di componenti automobilistici è un processo che coinvolge una serie di tecniche manifatturiere complesse e specializzate. Ogni processo svolge un ruolo essenziale nella produzione di componenti durevoli e precisi che contribuiscono a garantire prestazioni affidabili dei veicoli.

1. Colata

La colata consiste nel versare il metallo fuso caldo in una cavità dello stampo e nel lasciarlo raffreddare e solidificare nel tempo per produrre il pezzo finale. I componenti in ghisa sono tipicamente prodotti utilizzando stampi in sabbia composti principalmente da sabbia mescolata con legante e acqua, con una forza adesiva sufficiente a mantenere le forme desiderate senza rompersi. I pezzi fusi vuoti richiedono anime di sabbia con modelli in legno (casse d'anima). Una volta che il modello è pronto, è possibile realizzare uno stampo in sabbia, comunemente noto come "colata in sabbia".

2. Forgiatura

La forgiatura è un processo di formatura del metallo che ne aumenta la resistenza.

• Forgiatura a stampo aperto: Questa tecnica consiste nel modellare il metallo posizionando il pezzo su un'incudine e applicando un impatto o una pressione, come nella forgiatura ad impatto.
• Fucinatura a stampo: Lo stampaggio prevede l'inserimento di pezzi grezzi di metallo in cavità di stampo e la loro modellazione sotto pressione o impatto.

3. Stampaggio

Lo stampaggio a freddo, noto anche come stampaggio di lamiere, consiste nel modellare o tagliare lamiere metalliche applicando una pressione in uno stampo di stampaggio. Generalmente la lamiera passa attraverso una prima fase di trancio per poi essere formata nei passi successivi. Le presse normalmente utilizzate con questa tipologia di stampi sono meccaniche. Nel caso in cui i prototipi debbano essere realizzati con largo anticipo rispetto alla realizzazione degli stampi, accompagniamo il cliente realizzando i così detti “Soft Tools”. Queste attrezzature realizzano la parte di formatura geometrica sul materiale richiesto del cliente.

4. Saldatura

La saldatura è fondamentale per unire le diverse parti metalliche.

• Saldatura a punti: È una delle tecniche di produzione di carrozzerie automobilistiche più utilizzate, in particolare per le lamiere d'acciaio sottili. Funziona quando due elettrodi premono insieme due lamiere d'acciaio mentre una corrente elettrica scorre attraverso il loro punto di contatto generando calore che fonde e fonde il metallo.
• Saldatura a gas: Comunemente utilizzata nelle officine di riparazione, prevede l'uso di una fiamma ad alta temperatura generata dalla combustione di acetilene con ossigeno per unire parti metalliche e fonderne le superfici. Inoltre, questa fiamma può anche tagliare il metallo in un processo noto come taglio a gas. Sebbene entrambi i processi offrano una grande versatilità e polivalenza, le loro zone colpite dal calore tendono a causare deformazioni, alterazioni metallurgiche e una diminuzione delle prestazioni che ne limitano l'applicazione negli ambienti di produzione automobilistica.

5. Taglio dei Metalli

Il taglio dei metalli è il processo di modellazione dei pezzi metallici mediante la graduale rimozione del materiale per ottenere la forma, le dimensioni e la finitura superficiale desiderate.

• Lavori a mano: Prevede l'utilizzo di strumenti manuali per tagliare e modellare il metallo.
• Fresatura: La fresatura prevede l'utilizzo di una fresatrice con fresa per creare superfici inclinate, scanalature, ingranaggi e superfici curve.
• Rettifica: La rettifica utilizza una mola abrasiva e una macchina rettificatrice per ottenere finiture superficiali di precisione e di pregio, ed è particolarmente adatta alla lavorazione di pezzi temprati come i componenti automobilistici che vengono sottoposti a trattamento termico prima di essere prodotti per la vendita.
• Celle di taglio laser 3D: Sono l’ideale per tagliare pezzi stampati a caldo o a freddo, idroformati, imbutiti, di forma estremamente complessa o di spessore variabile.

6. Trattamento Termico

Il trattamento termico prevede il riscaldamento, il mantenimento e il raffreddamento di metalli solidi per alterarne la microstruttura e soddisfare specifiche esigenze di prestazione o di lavorazione.

• Ricottura: Le parti metalliche vengono riscaldate a una certa temperatura e poi raffreddate lentamente in un forno per affinare la loro struttura, ridurre la durezza e facilitare il taglio.
• Normalizzazione: Le parti metalliche vengono riscaldate, tenute e raffreddate ad aria fuori dal forno per affinare la struttura dei grani negli acciai a basso tenore di carbonio. Tradizionalmente questa tecnica è stata impiegata con acciai a basso contenuto di carbonio per migliorare la formazione dei grani.
• Tempra: Il rinvenimento viene solitamente eseguito dopo la tempra per stabilizzare e ridurre la fragilità delle strutture metalliche. I componenti automobilistici che richiedono sia la tenacità del nucleo che trattamenti superficiali duri come la tempra a induzione, la carburazione e la cianurazione utilizzano spesso trattamenti superficiali come la tempra a induzione o la carburazione e la cianurazione per soddisfare le rigorose applicazioni automobilistiche.

7. Assemblaggio

L'assemblaggio è il processo di collegamento di varie parti e componenti mediante connettori come bulloni, dadi, perni o clip per creare sottogruppi che in seguito saranno riuniti in un veicolo completo. In una fabbrica automobilistica, uno degli spettacoli più impressionanti è la linea di assemblaggio finale. Qui, ogni pochi minuti esce una nuova auto.

All'inizio del nastro trasportatore di una linea di assemblaggio, viene posizionato un telaio capovolto, seguito dall'installazione dei gruppi dell'assale posteriore (molle a balestra e mozzi) e dell'assale anteriore (molle a balestra, snodi dello sterzo, mozzi). Una volta concluso questo processo di assemblaggio, il telaio verticale viene utilizzato per l'installazione della scatola dello sterzo, dei serbatoi dell'aria, dei tubi dei freni, dei tubi del serbatoio del carburante e delle ruote. Infine, si procede all'installazione del motore (gruppo frizione-trasmissione-freno centrale), seguito dai componenti del pannello anteriore della cabina dell'albero di trasmissione.

Tecnologie Innovative e Sviluppi Futuri

L'industria automobilistica è in costante evoluzione, spinta dalla necessità di maggiore efficienza, sicurezza e sostenibilità. Molta tecnologia. Produttività e riduzione dei costi di processo. Massima disponibilità impianto. Qualità e robustezza delle lavorazioni. Potenzialità per sviluppare nuovi prodotti e rispondere in modo efficace al cambiamento.

Stampa 3D nell'Automotive

Una tecnologia relativamente recente, ma con un potenziale enorme. La stampa 3D permette di creare prototipi o componenti personalizzati, strato dopo strato. Un esempio? I collettori di aspirazione personalizzati per auto da corsa. La prototipazione rapida e la produzione on-demand sono servizi preziosi per l'industria automobilistica.

Sistemi di Assistenza Digitale e Automazione

Con l’introduzione di sistemi di assistenza digitali, i processi ed i flussi di lavoro di svariate aziende di produzione sono cambiati notevolmente. Dal momento che il potenziale di un sistema viene definito sulla base di costi iniziali, utilità e risparmio economico a lungo termine, la finalità della tecnologia deve essere delineata in maniera chiara. Un sistema di assistenza digitale nella produzione e nel montaggio porta qualità e produttività. Con l’integrazione di un management operatori ottimizzato, l’operatore nella produzione o nel montaggio è sempre informato e consapevole delle esatte tempistiche dell’attuale attività a lui associata. Pianificare e sostenere la vostra soluzione su misura in ogni fase sono le nostre priorità. La parte software viene integrata per voi e la parte hardware può venire aggiornata a seconda delle necessità.

Nel caso di conflitti fra le diverse varianti, alcune operazioni vengono anche assegnate a fornitori, centri logistici oppure al premontaggio. Un buon management operatori è essenziale. Il management operatori è paragonabile ad un sistema di acquisizione di dati macchina. L’unica differenza consiste nel fatto che, in questo caso, l’input avviene in maniera manuale e non automatica. Fattori chiave sono qui la sensoristica, la comunicazione industriale e l’automazione.

Il Futuro dell'Elettronica e l'Elettromobilità

Oggigiorno i sistemi elettronici e le centraline sono componenti indispensabili che non solo aumentano la sicurezza e il comfort, ma migliorano anche l'efficienza e le prestazioni dei veicoli. I veicoli elettrici richiedono componenti speciali, come batterie agli ioni di litio, prodotti con attenzione all’ambiente.

Integrazione e Simulazione

Ma non è solo una questione di tecnologia, la chiave è l’integrazione. Ogni componente deve funzionare perfettamente insieme agli altri, come gli ingranaggi di un orologio. Infatti, prima di produrre un nuovo motore, si effettuano simulazioni digitali che prevedono il comportamento dei materiali sotto stress. Solo dopo test rigorosi si passa alla produzione vera e propria.

La Costruzione del Veicolo: Dalla Carrozzeria al "Matrimonio"

La produzione di un veicolo è un processo altamente strutturato che progredisce attraverso diverse fasi interconnesse, ciascuna fondamentale per il risultato finale. Oggigiorno, la maggior parte delle automobili vengono prodotte in linea. Il veicolo non ancora finito passa così per numerose stazioni. Presso ognuna di esse vengono effettuate delle operazioni di lavoro da parte di un operatore o in maniera automatica. In seguito, l’auto viene completata passo dopo passo. Il grado di automazione nelle diverse fabbriche varia da stabilimento a stabilimento.

Costruzione della Carrozzeria

La costruzione della carrozzeria è una fase cruciale nella produzione automobilistica in cui viene formata e assemblata la struttura esterna di un veicolo. Questo ambito tecnico non si occupa solo di costruire carrozzerie, ma anche di ripararle.Analizzando fabbriche di pressatura si possono osservare tre settori principali: la fornitura, il taglio e le linee di pressatura. La fornitura del materiale avviene di solito sottoforma di rulli che possono pesare anche più tonnellate ed arrivano direttamente dal produttore di acciaio. Come primo passo, il materiale senza fine viene trasportato al taglio, posizionato su impianti a cesoia o altre linee di taglio come impianti coil e lì ridotto in unità più piccole. La pinza magnetica, ad esempio, è adatta per la movimentazione precisa di parti della carrozzeria dell'auto. L'esempio applicativo mostra il processo di montaggio. Ciò comporta l'assemblaggio dei singoli componenti di grandi dimensioni della carrozzeria del veicolo.

Il "Matrimonio" e le Fasi Successive

Non appena la scocca viene unita al sistema di trazione o al motore, parliamo nella costruzione di automobili del cosiddetto “matrimonio” del veicolo. Una volta che l’automobile è sulle sue quattro ruote vengono installate porte e sportelli. L’automobile riceve i rifornimenti necessari, come carburante ed oli. Dopodiché avviene il cosiddetto “flash” del veicolo.

Verniciatura

Nella verniciatura, oggigiorno nulla funziona ormai senza robotica. Prima del processo di verniciatura vero e proprio, i cordoni di saldatura vengono trattati con un sigillante per saldature nell’impianto automatizzato di sealing. Dopodiché, sulla carrozzeria viene spruzzata una soluzione salina con fosfato, che permette la creazione di uno strato cristallino di metallo-fosfato. Sulla lamiera così fosfatata viene poi applicato un primer anticorrosivo. Nella maggior parte dei casi, ciò avviene con il procedimento di rivestimento della verniciatura catodica ad immersione. Il passo successivo prevede l’utilizzo di un filler. Possibili irregolarità presentate dal fondo vengono in questo modo riempite. Lo strato di colorazione viene definito come vernice base o di copertura. Al giorno d’oggi, essa è spesso diluibile in acqua e può contenere pigmenti ad effetto, come quelli metallici o perlescenti. Le soluzioni di comando garantiscono che, in questo processo, l’operatore possa intervenire in maniera manuale e dirigere il processo come desiderato.

Movimentazione e Logistica Interna

Dal momento che la scocca e tutti gli altri componenti vengono movimentati nello stabilimento in maniera automatizzata, è necessario disporre anche di un’idonea tecnica di trasporto. Ciò non comprende solamente il trasporto diretto dei materiali, ma anche il relativo processo. Tutti questi aspetti fanno parte della logistica di stabilimento. Durante il montaggio, il veicolo si muove sul sistema di trasporto interno e passa continuamente per la tecnica di serraggio. La verifica di tutti i collegamenti a vite viene così in generale assicurata e visualizzata con le soluzioni HMI CREations. Di seguito viene inoltre iniziato il processo di post-avvitamento.

Elementi Chiave del Veicolo: Powertrain, Telaio ed Elettronica

La complessità di un veicolo moderno risiede nella sinergia dei suoi componenti principali, ciascuno con una funzione vitale per la performance, la sicurezza e il comfort. Se osserviamo uno stabilimento che si occupa della tematica “powertrain”, nel settore dell’automotive parliamo dei componenti principali necessari per la generazione di energia e di potenza su strada.

Powertrain (Catena di Trasmissione)

La catena di trasmissione di un veicolo è al centro delle sue prestazioni e della sua mobilità. Comprende l'interazione di vari componenti come motore, trasmissione, alberi di trasmissione e differenziale, che controllano la trasmissione e la distribuzione della potenza. Ogni motore a combustione interna necessita di un sistema di scarico. In questo sistema, i gas di scarico in uscita dai cilindri vengono concentrati e ripuliti da agenti inquinanti. Per la produzione di assi è necessario disporre di diverse parti realizzate in getti. Indipendentemente se con trazione anteriore, posteriore o integrale: la potenza del motore raggiunge la strada solo con il giusto sistema di trazione. Un motore genera lavoro meccanico e trasforma le più diverse forme di energia in energia di movimento. Un motore elettrico, invece, trasforma potenza elettrica in energia di movimento.

Telaio

Il telaio di un veicolo è di fondamentale importanza per la sua dinamica di guida, la sua sicurezza e il suo comfort di marcia. L’autotelaio influisce in maniera fondamentale sulla sicurezza del veicolo, dal momento che costituisce l’elemento di collegamento con la carreggiata. In tal merito sono necessarie molte diverse fasi di lavoro. I dischi dei freni devono venire colati e torniti, le pastiglie dei freni fabbricate e gli assi montati.

Elettronica

Al giorno d'oggi i sistemi elettronici e le centraline sono componenti indispensabili che non solo aumentano la sicurezza e il comfort, ma migliorano anche l'efficienza e le prestazioni dei veicoli. L'esperienza copre una vasta gamma di settori nel campo dell'elettronica, dalla gestione dei wafer alla produzione di componenti elettronici e all'assemblaggio finale.

Qualità, Prototipazione e Formazione nell'Automotive

La produzione automobilistica richiede un impegno costante verso la qualità, l'innovazione e lo sviluppo delle competenze. I Tier 1 o Tier 2 si trovano spesso nella necessità di fornire i primi prototipi per potere fare delle prove funzionali con il cliente finale (OEM).

La Prototipazione: Dalla Concezione alla Produzione

La prototipazione è la fase iniziale dello sviluppo del prodotto automobilistico. In questa fase, si testano i progetti, si apportano modifiche ove necessario e si sceglie il materiale giusto per la parte automobilistica.

1. Prototipazione: I prototipi segnalano la fase iniziale dello sviluppo del prodotto automobilistico. In questa fase, testerai i tuoi progetti, apporterai modifiche al progetto ove necessario e sceglierai il materiale giusto per la tua parte automobilistica. Si applicano modifiche rapidamente e a basso costo a materiali e progetti. Vengono dettagliati anche i prototipi con geometrie complesse e i modelli realizzati sono identici al prodotto finale.
2. Convalida e test ingegneristici: Si realizza un'iterazione basata sulle prestazioni in modo rapido ed efficiente, garantendo che la funzionalità del prototipo soddisfi i requisiti standard. Si producono prototipi funzionali, rendendo più semplice identificare ed evitare rischi nella progettazione. Sebbene questo processo richieda spesso diverse iterazioni di progettazione, garantisce che il prototipo finale prodotto soddisfi tutti i requisiti funzionali e prestazionali. Si offre supporto di progettazione e ingegneria 24 ore su 24, 7 giorni su 7, produzione di pezzi di precisione e ottimizzazione delle proprietà dei materiali per progetti personalizzati.
3. Convalida e test del progetto: Questa fase prevede la valutazione e la convalida della funzionalità, dell'aspetto e delle prestazioni delle parti utilizzando materiali diversi e opzioni di finitura superficiale. Si dispone di un'ampia gamma di materiali e opzioni di finitura che soddisfano le specifiche esigenze di progettazione. Le parti con finiture estetiche in questa fase hanno sempre funzionalità per l'uso finale e sono pronte per i test di mercato. Si garantisce una finitura superficiale di lunga durata e di alta qualità, valutazione e validazione dell'aspetto e delle prestazioni, e componenti di prima qualità per la valutazione dei consumatori e i test di mercato.
4. Convalida e collaudo della produzione: Questa è la fase finale prima dell'inizio della produzione di massa. Il PVT prevede la preparazione del progetto per la produzione su vasta scala utilizzando un controllo di qualità avanzato e capacità di produzione a livello di produzione. Si verifica che i processi produttivi siano corretti, si offrono attrezzature per produzioni a basso volume, consegna rapida di componenti di qualità produttiva e si valuta la funzionalità delle parti pronte per la produzione.
5. Produzione di massa: Questa è la fase successiva al test del prodotto e prevede la produzione in serie di parti per l'uso finale. In questa fase, la consegna rapida dei prodotti finali e la precisione dei requisiti di qualità sono fondamentali. Si produce in serie le parti utilizzando una combinazione di macchine e processi di produzione avanzati e ingegneri professionisti. Si effettua un'ispezione meticolosa per il controllo qualità, si producono parti personalizzate di alta qualità, si eseguono operazioni secondarie per soddisfare i requisiti ottimali della superficie e le parti lavorate con precisione soddisfano sempre tolleranze strette.

Formazione e Assistenza

Siamo sempre al tuo fianco per aiutarti a sviluppare nuovi prodotti e ottimizzare la tua produzione. Con i nostri servizi di formazione ti aiutiamo a sviluppare le tue competenze. Rispondiamo rapidamente ai tuoi bisogni per garantirti la massima disponibilità del tuo impianto. Con i nostri servizi di assistenza da remoto il tempo di fermo macchina è minimo e tutto il resto si trasforma in guadagno. Un impianto affidabile e tecnicamente qualitativo necessita di un sistema di assistenza sofisticato e cognitivo. La soluzione e-paper senza batterie è il futuro della moderna industria manifatturiera digitale. Aumenta la produttività, promuove la sostenibilità e semplifica allo stesso tempo i processi di lavoro. Utilizzando dati in tempo reale, eliminando la carta e rinunciando alle batterie, questa tecnologia stabilisce nuovi standard per una produzione ecologica ed efficiente.

Controllo Qualità e Sistemi di Assistenza Operatore

Grazie all’integrazione del sistema di assistenza SETAGO® nelle postazioni di montaggio, ogni dipendente può completare le operazioni di assemblaggio senza errori. Questo sistema di assistenza guida i dipendenti passo dopo passo attraverso i vari processi di lavoro utilizzando istruzioni visive, immagini e video. È estremamente facile da usare: il sistema di assistenza ai lavoratori presenta ai dipendenti istruzioni di lavoro digitali che mostrano loro quale componente deve essere assemblato successivamente, dove può essere trovato e come deve essere assemblato. Se le fasi di lavoro vengono eseguite correttamente, viene avviata la fase successiva. Se i dipendenti afferrano accidentalmente il materiale sbagliato o utilizzano una coppia di serraggio errata, ricevono un avviso immediato e il processo di assemblaggio viene interrotto. Il lavoro può continuare solo quando l’errore è stato corretto. Questo riduce al minimo gli errori, garantisce la qualità del prodotto e aumenta la produttività.

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