Oggi, ‘il picco di carbonio’ e ‘la neutralità di carbonio’ sono diventati obiettivi globali, con la Cina che dichiara chiaramente il suo obiettivo di “ottenere il picco di carbonio entro il 2030 e la neutralità di carbonio entro il 2060”.
Guidate da questo obiettivo a lungo termine, le principali Case automobilistiche si concentrano sul raggiungimento della conservazione dell’energia e della riduzione delle emissioni il prima possibile, oltre allo sviluppo e alla ricerca di nuove fonti di energia e all’introduzione di motori più efficienti, più ecologici e più economici dal punto di vista energetico.
Nel 2018, Nissan ha lanciato il primo motore a rapporto di compressione variabile VC-Turbo prodotto in serie al mondo, un’unità che bilancia la potenza e il consumo di carburante.
“Il nostro motore 2.0T è previsto sia a 4 cilindri in linea con rapporto di compressione variabile, sia 3 cilindri in linea con rapporto di compressione variabile e sovralimentazione turbo”, ha spiegato Chen Xiaosen, responsabile tecnico del motore di Dongfeng Nissan.
“Per ragioni strategiche abbiamo scelto di produrre i due tipi di motori su una linea comune. Tuttavia questo impone requisiti più elevati sulla linea di produzione, sia per ottenere un’elevata automazione delle lavorazioni sia per garantire un livello ragionevole di flessibilità”.
La sfida
Nel gennaio 2019, Dongfeng Nissan ha incaricato Comau di progettare e implementare un sistema automatizzato di assemblaggio ad alta velocità del motore, che includesse le linee principali (assemblaggio della testata, assemblaggio del monoblocco, assemblaggio di biella e pistone, assemblaggio del motore e linee di assemblaggio del motore completo di servizi), nonché le postazioni di lavoro non standard come le attrezzature di finitura della testata, le stazioni di carico e scarico robotizzate e i vassoi in dotazione per i traferimenti.
Poiché il Nissan VC-Turbo Engine è il primo motore a rapporto di compressione variabile meccanicamente prodotto in serie e il suo progetto prevede lavorazioni e un processo di assemblaggio ‘intelligenti’, Comau non ha potuto fare affidamento sui paradigmi di progettazione dei processi standard ma ha dovuto esprimere il massimo della sua capacità innovativa.
Un’ulteriore sfida riguardava il raggiungimento del target di 400.000 unità all’anno su due tipologie di motore.
Nissan chiama Comau
Per soddisfare i requisiti di qualità, produzione ed efficienza richiesti dalle specifiche del cliente, Comau ha progettato una linea di produzione innovativa che applica le più avanzate tecnologie di assemblaggio.
Queste includono l’utilizzo di robot a 7 assi per la stazione di carico automatica della linea della testata, in grado di afferrare un’ampia gamma di pezzi.
Analogamente, l’uso di robot a 6 assi consente il posizionamento secondo diversi assi e il serraggio automatico e flessibile.
Con oltre 60 stazioni automatizzate lungo l’intera linea, la gamma di tecnologie di automazione e robotica è piuttosto ampia e ha consentito a Comau di applicare diverse delle sue soluzioni proprietarie.
La soluzione Comau
La tecnologia brevettata del centro di assemblaggio flessibile SmartCell di Comau è una di queste innovazioni. Integrando l’automazione dell’assemblaggio e la tecnologia dei centri di lavorazione in un’unica unità, il suo CNC (Computer Numerical Control) multiasse e la tecnologia di cambio rapido degli utensili offre un assemblaggio completo della testata.
La flessibilità dei processi Comau consente inoltre il cambio dinamico del modello in lavorazione senza alcuno intervento di predisposizione manuale.
Tra le parti assemblate citiamo le valvole nelle loro sedi, le guarnizioni di tenuta sugli steli, le molle valvole, i piattelli e le sedi.
Inoltre, un innovativo metodo di press-fit flessibile e un sistema di posizionamento visivo consentono il carico automatico di pezzi che si presentano disordinati.
Ciò garantisce una migliore efficienza produttiva, una maggiore flessibilità in termini di posizionamento del materiale in ingresso nella parte anteriore del robot e un rilevamento più rapido e preciso delle condizioni disordinate del materiale in ingresso.
In futuro, quando si verificherà un cambio di modello o di prodotto, il cliente potrà utilizzare la stessa linea semplicemente aggiornando il software senza reinvestire in nuove tecnologie.
Aspetto ancora più importante è la percentuale di guasti della linea che può essere ridotta quasi a zero.
I risultati
La digitalizzazione dell’intero processo di progettazione, produzione e fabbricazione consente a Nissan di ottenere la piena trasparenza del processo, un efficace controllo della qualità, minori costi di produzione, tempi ciclo ottimizzati e la raccolta di dati importanti per le successive evoluzioni del progetto.
Entrambe le tipologie di motore sono entrate in produzione nell’agosto 2020.
“Il team di Comau ha dimostrato il valore delle loro capacità uniche nei processi di assemblaggio e lavorazione completamente automatizzati”, ha dichiarato Bai Zhongjin, Dongfeng Nissan Engine Project Manager.
“Comau possedeva le tecnologie e l’esperienza di cui avevamo bisogno per mantenere questo progetto competitivo sia in termini di budget sia di tempi realizzativi”.
