Il service belga di produzione additiva 3iD ha deciso di ampliare il proprio impianto introducendo una linea automatizzata sviluppata da AM-Flow, azienda olandese specializzata nell’identificazione, nella movimentazione e nello smistamento dei componenti industriali.
La configurazione scelta comprende i moduli AM-Feed, AM-Vision e AM-Sort. Il loro compito è gestire una delle fasi più impegnative della produzione additiva in serie: separare i componenti provenienti da un lotto di stampa, riconoscerli senza applicare etichette o codici sul pezzo e indirizzarli verso l’ordine, la lavorazione o la destinazione corretta.
L’investimento non riguarda quindi una nuova stampante 3D, ma l’organizzazione delle operazioni successive alla produzione. Per aziende come 3iD, che devono lavorare contemporaneamente geometrie differenti e ordini appartenenti a clienti diversi, la capacità di riconoscere e smistare ogni singolo componente può incidere in modo diretto sui tempi di consegna e sull’affidabilità del processo.
Il problema dello smistamento nella produzione additiva
La produttività di una fabbrica additiva non dipende soltanto dalla velocità delle stampanti. Al termine di ogni ciclo, i componenti devono essere raffreddati, estratti, puliti, identificati, controllati e assegnati alle lavorazioni previste.
Nelle tecnologie a letto di polvere, come la Multi Jet Fusion di HP, lo stesso volume di costruzione può contenere decine o centinaia di componenti diversi. Le parti possono appartenere a più commesse, avere dimensioni simili oppure richiedere trattamenti differenti, come sabbiatura, levigatura, colorazione, controllo dimensionale o confezionamento.
Una volta rimossa la polvere, l’operatore deve stabilire a quale ordine appartenga ciascun oggetto. Quando questa attività viene eseguita manualmente, è necessario confrontare i pezzi con immagini, file digitali, distinte di produzione o elenchi visualizzati sul sistema gestionale.
Il procedimento può essere gestibile con pochi componenti, ma diventa più complesso con l’aumento dei volumi e della varietà geometrica. Il tempo impiegato nello smistamento può rallentare l’intera catena produttiva, mentre un’assegnazione errata può inviare un pezzo alla finitura sbagliata o inserirlo nella spedizione di un altro cliente.
L’automazione introdotta da 3iD punta a intervenire proprio su questo passaggio, creando un flusso continuo tra l’uscita delle lavorazioni preliminari e le successive fasi di produzione.
Il contesto produttivo di 3iD
3iD opera in Belgio come fornitore di servizi di stampa 3D per prototipi, componenti funzionali e serie di piccole e medie dimensioni. L’azienda segue i clienti dalla verifica del progetto alla produzione, fino alla finitura e alla consegna dei pezzi.
Per la produzione industriale in materiale polimerico, 3iD utilizza la tecnologia Multi Jet Fusion di HP e dispone di un sistema HP Jet Fusion 5210. Questa piattaforma è stata progettata da HP per ambienti produttivi nei quali sono richieste continuità operativa, ripetibilità e gestione di lotti composti da numerosi componenti.
Tra i materiali lavorati da 3iD figurano il PA 12, impiegato per parti rigide e funzionali, e il TPU, indicato per applicazioni che richiedono elasticità, assorbimento degli urti o deformabilità controllata. Per alcune applicazioni, comprese quelle del settore medicale, l’azienda dispone anche di una Form 3BL di Formlabs.
Il reparto di post-processing comprende attrezzature per la sabbiatura automatica, la levigatura e la colorazione. 3iD utilizza inoltre una DM60 di DyeMansion, sistema destinato alla colorazione industriale e ripetibile dei componenti polimerici stampati in 3D.
La linea di AM-Flow non sostituisce queste lavorazioni. Il suo compito è identificare ogni componente e stabilire dove debba essere inviato. Un pezzo può essere indirizzato alla colorazione con la macchina di DyeMansion, a un’altra finitura, a un controllo oppure direttamente alla preparazione dell’ordine.
AM-Feed separa e alimenta i componenti
Il primo elemento della linea è AM-Feed, il sistema di alimentazione progettato da AM-Flow per ricevere gruppi di parti e trasferirle singolarmente alla stazione di riconoscimento.
Gli operatori possono caricare i componenti sulle quattro sezioni di trasporto del modulo. Un sistema di rilevamento controlla la posizione degli oggetti e regola il movimento dei nastri, in modo da evitare accumuli e sovrapposizioni nella zona di ingresso.
L’obiettivo è ottenere un flusso composto da un solo pezzo alla volta. La separazione è importante perché il sistema di visione deve osservare ogni componente individualmente, associandolo senza ambiguità al relativo modello digitale.
Secondo i dati tecnici forniti da AM-Flow, AM-Feed può gestire componenti con dimensioni comprese indicativamente tra 10 e 300 millimetri e raggiungere, nella configurazione più favorevole, una capacità massima dichiarata di 720 pezzi all’ora. La produttività effettiva dipende comunque dalla geometria, dalle dimensioni e dal comportamento dei componenti sul sistema di trasporto.
Questa soluzione riduce la necessità di collocare manualmente ogni oggetto sul nastro di identificazione. L’operatore può caricare un gruppo di parti e lasciare che il sistema ne gestisca la separazione progressiva.
AM-Vision riconosce le parti attraverso la geometria
Dopo essere stato separato, ogni componente entra nel modulo AM-Vision. Il sistema utilizza telecamere, elaborazione delle immagini e algoritmi basati sull’intelligenza artificiale per analizzare forma, dimensioni e caratteristiche visive del pezzo.
Le immagini acquisite vengono confrontate con i riferimenti digitali disponibili nel flusso di produzione. In questo modo AM-Vision può determinare a quale file, ordine o codice interno corrisponda il componente osservato.
Il riconoscimento geometrico permette di lavorare senza applicare al pezzo un codice a barre, un’etichetta adesiva o un identificatore RFID. Questo aspetto è particolarmente utile per oggetti di piccole dimensioni, superfici destinate a finiture estetiche o componenti sui quali una marcatura permanente non sarebbe accettabile.
AM-Flow indica un tempo di scansione dell’immagine pari a circa 0,2 secondi. Il tempo complessivo del ciclo, includendo movimentazione, posizionamento e trasferimento, è compreso nelle specifiche del produttore tra 5 e 10 secondi per componente.
Il vantaggio non consiste soltanto nella velocità. L’identificazione automatizzata crea un collegamento tra l’oggetto fisico e il suo gemello digitale, condizione necessaria per costruire una produzione tracciabile a livello di singola parte.
AM-Sort assegna ogni pezzo alla destinazione prevista
Una volta completato il riconoscimento, il componente passa ad AM-Sort. Questo modulo riceve le informazioni generate da AM-Vision e indirizza il pezzo verso l’uscita programmata.
La destinazione può corrispondere a uno specifico ordine cliente, a una fase di post-processing, a un controllo, a un’area di rilavorazione oppure a un contenitore dedicato ai componenti pronti per il confezionamento.
AM-Sort può essere configurato con otto destinazioni principali, oltre a un’uscita aggiuntiva. Le regole di smistamento vengono definite attraverso il software di AM-Flow e possono essere adattate alla struttura produttiva dell’utilizzatore.
Il sistema può anche riunire nello stesso contenitore componenti appartenenti a un unico ordine, anche quando le parti sono state prodotte insieme ad articoli destinati ad altri clienti. Questa funzione è rilevante per i service di stampa 3D, nei quali l’ottimizzazione del volume di costruzione porta spesso a combinare più commesse nello stesso ciclo.
Sulla base del tempo di ciclo dichiarato, AM-Flow indica per AM-Sort una capacità teorica fino a 5.760 componenti in un turno di otto ore. Il valore deve essere considerato una prestazione massima del sistema e non una previsione automatica della capacità che verrà raggiunta nello stabilimento di 3iD.
Il collegamento con i sistemi ERP e MES
I moduli di AM-Flow sono gestiti attraverso l’architettura software AM-Logic, progettata per mettere in comunicazione le apparecchiature della linea con sistemi aziendali come ERP e MES.
L’ERP contiene le informazioni commerciali e organizzative relative a ordini, clienti, materiali e spedizioni. Il MES gestisce invece l’esecuzione delle attività produttive, monitorando lo stato delle commesse e il passaggio dei componenti attraverso le diverse fasi.
Attraverso questa integrazione, l’identificazione fisica di una parte può generare un aggiornamento digitale. Il sistema può registrare quando il componente è stato riconosciuto, verso quale destinazione è stato inviato e quale lavorazione dovrà ricevere.
La piattaforma di AM-Flow permette inoltre di conservare dati e immagini relativi ai pezzi transitati sulla linea. Queste informazioni possono contribuire alla ricostruzione del percorso produttivo, alla verifica della completezza degli ordini e all’analisi di eventuali anomalie.
La configurazione informatica adottata nello stabilimento di 3iD non è stata descritta nei dettagli, ma la possibilità di integrare identificazione e smistamento con i dati di fabbrica rappresenta uno degli elementi centrali della soluzione sviluppata da AM-Flow.
Una linea complementare alle lavorazioni di finitura
Nel settore della produzione additiva, il termine post-processing viene utilizzato per indicare attività differenti. Può comprendere la rimozione della polvere, la separazione dei supporti, la sabbiatura, la levigatura, la colorazione, il trattamento termico, il controllo dimensionale e il confezionamento.
I tre moduli installati da 3iD non eseguono tutte queste operazioni. AM-Feed alimenta la linea, AM-Vision riconosce i componenti e AM-Sort li distribuisce. La loro funzione è organizzare il flusso tra una lavorazione e l’altra.
L’automazione dello smistamento permette quindi di sfruttare con maggiore continuità le apparecchiature già presenti nello stabilimento. Un componente destinato alla colorazione può essere inviato al lotto corretto della DM60 di DyeMansion, mentre un pezzo che richiede soltanto pulizia e controllo può seguire un percorso differente.
Questa separazione evita di trattare l’intero contenuto di un ciclo di stampa come un unico gruppo indistinto. Ogni componente può seguire un percorso determinato dalle specifiche dell’ordine.
L’impatto atteso sull’attività di 3iD
Per 3iD, l’introduzione della linea dovrebbe ridurre il tempo dedicato all’identificazione e allo smistamento manuale. Gli operatori potranno concentrarsi sulla preparazione dei processi, sul controllo dei componenti, sulla manutenzione delle apparecchiature e sulle attività che richiedono competenze tecniche.
Dave Vanhove, fondatore di 3iD, ha collegato la scelta all’aumento dei volumi produttivi e alla necessità di conservare la flessibilità richiesta dai clienti. L’automazione del flusso post-stampa rappresenta, secondo il fondatore, un passaggio coerente con lo sviluppo dell’azienda.
Stefan Rink, amministratore delegato di AM-Flow, ha indicato la riduzione delle attività manuali e la creazione di ambienti produttivi basati sui dati tra gli obiettivi principali della tecnologia fornita a 3iD.
I benefici effettivi dipenderanno dalla corretta integrazione tra macchine, software e organizzazione del lavoro. Sarà necessario mantenere aggiornati i riferimenti digitali, definire regole di instradamento affidabili e coordinare la capacità della linea con quella delle apparecchiature di finitura.
Dalla produttività della stampante alla produttività dell’intera fabbrica
L’installazione realizzata da 3iD mostra come l’industrializzazione della stampa 3D non possa essere valutata osservando soltanto il numero o la velocità delle stampanti.
Un sistema come HP Jet Fusion 5210 può produrre numerosi componenti all’interno dello stesso volume di costruzione. Se la fabbrica non dispone di procedure altrettanto efficienti per identificarli, controllarli e distribuirli, una parte della capacità ottenuta in stampa viene persa nelle fasi successive.
Il progetto sviluppato con AM-Flow punta a riequilibrare questa situazione. AM-Feed, AM-Vision e AM-Sort creano un collegamento automatizzato tra il componente fisico, il dato digitale e la destinazione produttiva.
Per 3iD, questo significa preparare il proprio impianto a gestire quantità maggiori senza aumentare in modo proporzionale le operazioni ripetitive. Per AM-Flow, l’installazione rappresenta un’applicazione della propria tecnologia all’interno di un service bureau che lavora lotti misti, materiali differenti e commesse con requisiti specifici.
Il valore dell’investimento non risiede quindi in una singola macchina, ma nella costruzione di un flusso nel quale ogni parte possa essere riconosciuta, tracciata e indirizzata sulla base delle informazioni contenute nell’ordine di produzione.
