Un ecosistema costruito intorno alla robotica collaborativa
Devonics sta sviluppando negli Stati Uniti un’offerta di automazione industriale che combina robot collaborativi, organi di presa, sistemi di visione, software di simulazione, robot mobili autonomi e celle configurate per specifici processi produttivi.
L’azienda, con sede a San Diego, non opera soltanto come rivenditore di bracci robotici. Il suo modello comprende la selezione dei componenti, la progettazione dell’applicazione, lo sviluppo dell’end-of-arm tooling, l’integrazione meccanica ed elettronica, la programmazione, la formazione degli operatori e l’assistenza successiva all’installazione.
La stampa 3D si inserisce in questo modello come strumento di sviluppo per componenti che devono essere adattati al pezzo, al robot o alla disposizione della cella. Pinze personalizzate, dita di presa, staffe per sensori, adattatori, guide per cavi, dime e supporti possono essere progettati digitalmente, prodotti, provati sul sistema e modificati senza attendere la costruzione di attrezzature dedicate.
L’impiego della fabbricazione additiva assume particolare importanza nelle applicazioni caratterizzate da bassi volumi, numerosi formati o geometrie non standard. Sono situazioni nelle quali una soluzione universale può risultare troppo pesante, ingombrante o poco affidabile, mentre la produzione di un componente mediante stampaggio o lavorazione meccanica può richiedere tempi e costi difficili da giustificare durante le prime fasi del progetto.
Devonics non ha pubblicato informazioni dettagliate sulle stampanti utilizzate internamente, sui materiali adottati o sulla quota di componenti prodotti mediante fabbricazione additiva. Non risultano neppure collaborazioni dichiarate con produttori di sistemi di stampa 3D come Stratasys, 3D Systems, EOS, HP, Desktop Metal o Markforged. Il ruolo della stampa 3D deve quindi essere interpretato soprattutto nel contesto della prototipazione, della validazione e dello sviluppo di attrezzature personalizzate, senza attribuire a Devonics una specifica piattaforma produttiva non documentata.
Fairino al centro dell’offerta di cobot
La base robotica di numerose soluzioni Devonics è costituita dai cobot della serie FR sviluppati da Fairino, denominazione commerciale di Fairino (Suzhou) Robot Technology. Fairino indica Devonics tra i propri canali autorizzati negli Stati Uniti, mentre Devonics presenta la collaborazione come una partnership esclusiva per il mercato nordamericano.
La famiglia Fairino comprende modelli con capacità di carico differenti, dal compatto FR3 fino ai sistemi destinati alla movimentazione di componenti più pesanti. Questa articolazione permette a Devonics di configurare celle per operazioni di pick-and-place, asservimento di macchine CNC, saldatura, pallettizzazione, assemblaggio, finitura e controllo.
Il Fairino FR3, per esempio, è un robot a sei assi con portata nominale di 3 chilogrammi e raggio operativo di 622 millimetri. Il Fairino FR10 aumenta la portata a 10 chilogrammi e raggiunge un’estensione di 1.400 millimetri. Modelli come Fairino FR20 e Fairino FR30 sono destinati ad applicazioni che richiedono capacità di sollevamento superiori.
La possibilità di scegliere tra più combinazioni di portata e sbraccio è importante perché il peso dell’end effector riduce il carico disponibile per il prodotto. Una pinza da due chilogrammi installata su un cobot da cinque chilogrammi lascia, in condizioni ideali, soltanto tre chilogrammi per il pezzo. A questo calcolo devono essere aggiunti la posizione del baricentro, le accelerazioni, l’orientamento del polso e le forze generate durante il ciclo.
Per questo motivo lo sviluppo di organi di presa leggeri non rappresenta soltanto un esercizio di ottimizzazione. Ridurre la massa montata sul polso può consentire di utilizzare un robot più piccolo, diminuire l’inerzia, migliorare il controllo del movimento e limitare le sollecitazioni sui giunti.
La stampa 3D permette di intervenire proprio su questi aspetti, eliminando materiale dalle zone non strutturali, integrando canali e raccordi e creando componenti con forme difficili da ricavare da blocchi pieni. Ogni progetto deve comunque essere verificato rispetto ai carichi reali, alla fatica, alla temperatura e alle condizioni dell’ambiente produttivo.
Il cobot non rende automaticamente collaborativa una cella
I robot collaborativi vengono spesso descritti come sistemi capaci di lavorare senza recinzioni accanto alle persone. Questa definizione richiede una precisazione: la presenza di un cobot non rende automaticamente sicuro o collaborativo l’intero impianto.
La valutazione deve comprendere il robot, l’end effector, il pezzo movimentato, le attrezzature circostanti e il processo eseguito. Un braccio dotato di funzioni di limitazione di forza può comunque trasportare una lamiera tagliente, utilizzare un utensile caldo o muoversi vicino a una pressa e a una macchina CNC.
Devonics e gli integratori che utilizzano i robot Fairino devono quindi analizzare i possibili punti di schiacciamento, le distanze di arresto, la velocità, l’energia di contatto e l’accesso degli operatori. Possono essere necessari scanner, barriere, ripari, arresti di emergenza o modalità operative con velocità ridotta.
Le norme ISO 10218 e la specifica ISO/TS 15066 forniscono il quadro tecnico per la progettazione delle applicazioni collaborative. La ISO/TS 15066 sottolinea che la sicurezza dipende dalla valutazione dell’intero sistema e dell’ambiente di lavoro, non soltanto dalle caratteristiche dichiarate dal produttore del braccio.
Questo principio incide anche sulla progettazione delle pinze stampate in 3D. Bordi, sporgenze, viti esposte e materiali rigidi possono modificare la conseguenza di un contatto. Un componente leggero e arrotondato può contribuire alla riduzione del rischio, ma deve essere sottoposto alle stesse verifiche previste per qualsiasi altro utensile industriale.
L’end-of-arm tooling come elemento determinante
Il braccio robotico genera e controlla il movimento, ma è l’end-of-arm tooling, indicato con la sigla EOAT, a interagire direttamente con il prodotto. La qualità della presa influenza precisione, tempo di ciclo, percentuale di errori e rischio di danneggiamento.
Devonics progetta e commercializza diverse tipologie di organi terminali. Il catalogo comprende pinze parallele, sistemi adattivi a due o tre dita, gripper morbidi, utensili rotanti, sistemi magnetici, soluzioni a vuoto, cambi utensile, sensori e accessori di montaggio.
Quando un prodotto ha dimensioni costanti e superfici regolari, può essere sufficiente un end effector standard. La situazione cambia con alimenti, imballaggi deformabili, componenti lucidati, pezzi con tolleranze variabili o prodotti che cambiano più volte durante una giornata.
In questi casi il punto di contatto deve essere adattato alla geometria. Dita troppo strette concentrano la pressione e possono segnare la superficie. Dita troppo grandi aumentano il peso e possono interferire con la macchina o con gli altri elementi della cella. Una presa eccessiva danneggia il prodotto; una forza insufficiente può provocarne la caduta durante l’accelerazione.
La fabbricazione additiva permette a Devonics di sviluppare rapidamente dita sagomate sulla parte da manipolare. La superficie può essere concava, inclinata, ricoperta con inserti morbidi o progettata per afferrare più varianti dello stesso prodotto.
Il modello CAD può inoltre integrare elementi che, con una costruzione tradizionale, richiederebbero componenti separati. Tra questi rientrano condotti pneumatici, sedi per sensori, canaline per cavi, riferimenti di montaggio, superfici elastiche e strutture interne alleggerite.
Dalla prima misura alla pinza funzionante
Lo sviluppo di una pinza personalizzata comincia con l’analisi del processo. Gli ingegneri devono conoscere forma e massa del prodotto, materiale della superficie, tolleranze, orientamento iniziale, posizione finale, velocità richiesta e condizioni ambientali.
Il pezzo può essere ricostruito da un modello CAD fornito dal cliente, da misure manuali o da una scansione tridimensionale. Il team di Devonics può quindi definire il tipo di presa: meccanica, a vuoto, magnetica, adattiva o combinata.
La prima versione dell’end effector serve spesso a verificare gli ingombri. Un prototipo stampato può essere montato sul robot Fairino per controllare che la pinza entri nella macchina, raggiunga il prodotto e non interferisca con porte, mandrini, morse, nastri o ripari.
Dopo questa verifica vengono eseguite prove di presa. Gli ingegneri osservano eventuali scorrimenti, deformazioni, errori di centraggio e difficoltà nel rilascio. Il modello viene corretto aumentando la superficie di contatto, modificando l’angolo delle dita o spostando il baricentro.
La stampa di una nuova versione permette di ripetere la prova senza modificare in modo permanente un componente costoso. Il processo può proseguire fino a quando geometria, forza e percorso robotico producono un risultato ripetibile.
Il prototipo non coincide necessariamente con l’utensile definitivo. Una parte inizialmente prodotta in un polimero economico può essere trasformata in una versione rinforzata, lavorata in alluminio o fabbricata con un processo additivo industriale. La decisione dipende dal numero di cicli, dal carico, dalla temperatura e dall’esposizione a oli, detergenti o agenti chimici.
I limiti dei componenti stampati in 3D
I componenti polimerici ottenuti mediante estrusione presentano proprietà che variano in funzione dell’orientamento degli strati. La resistenza lungo il piano di deposizione può essere diversa da quella nella direzione verticale, dove il carico agisce sull’adesione tra uno strato e l’altro.
Anche percentuale di riempimento, orientamento dei percorsi, numero di pareti, temperatura di estrusione e geometria interna influenzano la durata. Un componente che supera una prova statica può sviluppare cricche dopo migliaia di cicli.
Per gli organi di presa occorre considerare anche l’usura delle superfici di contatto. Materiali come PETG, nylon e polimeri rinforzati con fibre possono offrire prestazioni differenti in termini di rigidità, attrito e resistenza agli urti. Inserti in silicone, gomma o poliuretano possono aumentare l’aderenza e proteggere i prodotti delicati.
La validazione dovrebbe includere prove con il peso massimo previsto, cicli ripetuti, arresti improvvisi e condizioni peggiorative. È inoltre necessario controllare periodicamente la presenza di deformazioni, allentamenti e danni.
In ambienti alimentari, farmaceutici o di laboratorio, il materiale deve essere scelto considerando pulizia, compatibilità chimica e possibilità di trattenere residui. La presenza di linee di strato e cavità può rendere più complessa la sanificazione. La dichiarazione di conformità della materia prima non certifica automaticamente il componente finito o l’intero processo produttivo.
Gentle Pro per la manipolazione di prodotti delicati
Tra gli end effector proposti da Devonics figura Gentle Pro, una pinza morbida con quattro dita adattive. Il sistema è progettato per avvolgere prodotti fragili, deformabili o caratterizzati da forme irregolari distribuendo la pressione su una superficie più ampia.
Gentle Pro utilizza un azionamento elettrico e non richiede una linea pneumatica esterna. Questa configurazione può semplificare l’installazione sui cobot Fairino e ridurre il numero di tubi collegati al polso.
Le quattro dita possono adattarsi in modo indipendente alla forma dell’oggetto. Devonics indica applicazioni nella manipolazione di alimenti, cosmetici e campioni di laboratorio. Il gripper funziona con alimentazione a 24 volt, pesa circa 1,1 chilogrammi e viene proposto per carichi superiori a 1,5 chilogrammi, entro le condizioni definite dal produttore.
Le dita sono realizzate in silicone e l’azienda dichiara l’impiego di materiale conforme ai requisiti FDA per le applicazioni previste. La configurazione Touch aggiunge il controllo della forza e la conferma della presenza del pezzo.
Per prodotti delicati, una pinza morbida può ridurre la necessità di progettare dita rigide dedicate a ogni formato. Non elimina però la fase di prova: dimensioni, centro di massa, accelerazione e consistenza del prodotto influenzano comunque l’affidabilità della presa.
Le pinze adattive di DH Robotics
Devonics è anche un canale per gli end effector sviluppati da DH Robotics. L’offerta comprende pinze elettriche parallele, sistemi rotanti e gripper adattivi con meccanismi articolati.
La serie AG di DH Robotics utilizza dita capaci di avvolgere oggetti rotondi o irregolari. Modelli come AG-160-95 e AG-105-145 offrono corse differenti e permettono di gestire più dimensioni senza sostituire l’intera pinza.
DH Robotics integra interfacce industriali come Modbus RTU e I/O digitali, con opzioni che comprendono TCP/IP, CAN, PROFINET ed EtherCAT. Questa disponibilità semplifica il collegamento ai controller e alle interfacce operatore configurate da Devonics.
Anche quando il corpo principale della pinza è un prodotto commerciale di DH Robotics, le dita terminali possono essere personalizzate. La stampa 3D consente di creare elementi di contatto dedicati senza intervenire sul meccanismo, sul motore o sull’elettronica dell’end effector.
Questa separazione tra piattaforma standard e interfaccia personalizzata riduce il lavoro di sviluppo. Devonics può utilizzare una pinza elettrica già collaudata e concentrare l’attività sulle parti che devono adattarsi al prodotto del cliente.
Le soluzioni a vuoto sviluppate con Schmalz
Per scatole, pannelli e componenti con superfici sufficientemente regolari, Devonics propone sistemi a vuoto di Schmalz. L’offerta comprende modelli compatti con generazione elettrica del vuoto e sistemi pneumatici di area più ampia per pallettizzazione e movimentazione di cartoni.
Una soluzione Schmalz da 400 × 280 millimetri commercializzata da Devonics è indicata per carichi fino a 37 chilogrammi, compatibilmente con le condizioni di utilizzo e con la portata del robot. Il sistema viene proposto per cobot Fairino e per piattaforme di altri produttori, tra cui Universal Robots e FANUC.
Le pinze a vuoto richiedono un’analisi diversa rispetto ai gripper meccanici. Porosità del materiale, rugosità, presenza di fori e deformabilità della confezione possono compromettere la tenuta. Un cartone può inoltre cambiare rigidità in funzione dell’umidità o del modo in cui è stato chiuso.
La stampa 3D può essere utilizzata per sviluppare collettori, distanziatori, staffe e superfici di distribuzione del vuoto, ma la produzione di questi componenti deve garantire tenuta pneumatica e stabilità dimensionale.
Celle per l’asservimento delle macchine CNC
Una delle applicazioni su cui Devonics concentra la propria attività è il machine tending. In una cella di questo tipo, il cobot preleva un grezzo, apre la porta della macchina CNC, posiziona il pezzo nella morsa o nel mandrino, avvia il ciclo, estrae il componente lavorato e lo deposita in un’area di uscita.
Il processo può includere operazioni aggiuntive come pulizia, soffiaggio, ribaltamento del pezzo, controllo dimensionale e marcatura. Un sistema di visione può individuare l’orientamento del componente, mentre un’interfaccia uomo-macchina consente all’operatore di selezionare la ricetta produttiva.
Devonics integra cobot Fairino con gripper personalizzati e basi modulari realizzate mediante componenti Vention. Vention sviluppa strutture in profilati, piastre, assi lineari e sistemi configurabili attraverso un ambiente digitale.
Le stazioni Vention permettono di modificare dimensioni e disposizione delle strutture per adattarle alla macchina e allo spazio disponibile. Cassetti, vassoi o sistemi indicizzati possono presentare i pezzi al robot in posizioni note.
Anche in questa applicazione la stampa 3D può collegare elementi standard a esigenze specifiche. Possono essere prodotti alloggiamenti sagomati per i grezzi, separatori, riferimenti, protezioni per sensori e attacchi dedicati.
La fase più complessa non è sempre il movimento del braccio, ma la gestione della variabilità. Trucioli, emulsione, variazioni dimensionali e posizionamenti non corretti possono compromettere il ciclo. Per questo Devonics deve combinare progettazione meccanica, sensori, logica di controllo e procedure di recupero dagli errori.
Saldatura, pallettizzazione e pick-and-place
Oltre all’asservimento CNC, Devonics realizza applicazioni di saldatura robotizzata. Il cobot segue una traiettoria programmata mantenendo posizione, velocità e orientamento della torcia.
La configurazione può comprendere tavoli, posizionatori, dispositivi di bloccaggio, sistemi di aspirazione e sensori. Dime e riferimenti stampati in 3D possono essere utilizzati nelle fasi di impostazione o per verificare la posizione di componenti non sottoposti direttamente al calore della saldatura.
Nella pallettizzazione, il robot preleva scatole o contenitori da un nastro e li dispone secondo uno schema. Devonics può utilizzare sistemi a vuoto Schmalz, cobot Fairino con portata elevata e strutture modulari Vention.
Per il pick-and-place di piccoli componenti, la scelta può ricadere su pinze DH Robotics, gripper morbidi Gentle Pro o organi personalizzati. I sistemi di visione consentono di individuare pezzi disposti in modo non ordinato e comunicare al robot coordinate e orientamento.
Le stesse tecnologie possono essere applicate a confezionamento, kitting, alimentazione delle linee e controllo qualità. Una cella può passare da una variante all’altra modificando il programma, la ricetta e, quando necessario, l’end effector.
RoboDK per simulazione e programmazione offline
Devonics propone RoboDK come piattaforma per la simulazione e la programmazione offline dei robot. RoboDK permette di costruire una rappresentazione virtuale della cella, importare modelli CAD e verificare le traiettorie prima dell’installazione.
L’utente può caricare il modello tridimensionale del robot, dell’utensile, del pezzo e delle attrezzature. Il software aiuta a individuare collisioni, limiti degli assi e configurazioni nelle quali il robot si avvicina a una singolarità.
Per Devonics, questa fase consente di valutare lo sbraccio del cobot Fairino, l’orientamento della pinza e l’accessibilità alle diverse posizioni. Il modello digitale dell’end effector, compreso un componente stampato in 3D, può essere inserito nella simulazione prima della sua produzione.
RoboDK supporta formati come STL, STEP e IGES e può generare programmi per numerosi controller. La piattaforma viene utilizzata anche per applicazioni di lavorazione robotizzata e deposizione, compresi percorsi ottenuti da file G-code.
La simulazione non sostituisce la messa in servizio fisica. Tolleranze, flessioni, ritardi dei segnali e comportamento reale del prodotto devono essere verificati sulla cella. Riduce però il numero di modifiche eseguite direttamente in officina e aiuta a identificare errori geometrici prima dell’assemblaggio.
Robot mobili e automazione modulare
Devonics include nella propria offerta anche robot mobili autonomi, indicati con la sigla AMR. Questi sistemi trasportano carrelli, contenitori e materiali tra magazzini, linee e postazioni.
Un AMR può consegnare componenti a una cella con cobot oppure ricevere i prodotti completati. In configurazioni più complesse, un braccio robotico può essere installato su una piattaforma mobile per eseguire operazioni in più punti dello stabilimento.
L’integrazione richiede una gestione coordinata delle missioni, del traffico e della sicurezza. Devono essere definite le priorità, le stazioni di ricarica, i punti di consegna e il comportamento del sistema in presenza di ostacoli.
Devonics punta sulla modularità per consentire modifiche successive. Basi, sensori, pinze e software possono essere riconfigurati quando cambia il prodotto. La stampa 3D contribuisce a questo approccio fornendo componenti di interfaccia che possono essere ridisegnati senza sostituire l’intera cella.
Applicazioni in laboratori, alimentare e ambienti controllati
Devonics propone sistemi anche per laboratori, industrie alimentari, aziende farmaceutiche e biotecnologiche. In questi ambienti, ripetibilità e tracciabilità devono essere accompagnate da requisiti di pulizia e compatibilità dei materiali.
Un cobot può movimentare provette, contenitori, vassoi e campioni, mentre una pinza morbida può manipolare prodotti che non tollerano pressioni elevate.
Le configurazioni possono richiedere componenti sigillati, superfici lavabili e protezioni contro liquidi e polveri. La documentazione deve specificare quali parti possono entrare in contatto con il prodotto e quali procedure di pulizia risultano compatibili.
La stampa 3D è utile per realizzare alloggiamenti e supporti destinati a formati specifici, ma il materiale e il processo devono essere selezionati in funzione dell’ambiente. La porosità superficiale, la resistenza ai detergenti e la possibilità di sterilizzazione possono escludere polimeri adatti a una normale officina.
Il credito fiscale statunitense per ricerca e sviluppo
L’articolo di Fabbaloo dedica una parte dell’analisi agli incentivi fiscali statunitensi per ricerca e sviluppo. Gli autori Charles Goulding e Preeti Sulibhavi sono collegati a R&D Tax Savers, società specializzata nell’assistenza alle imprese per il credito previsto dalla Section 41 dell’Internal Revenue Code.
Lo sviluppo di una pinza personalizzata può comprendere attività potenzialmente rilevanti ai fini del credito quando esistono incertezze tecniche e viene svolto un processo documentato di sperimentazione. Esempi possono essere la valutazione di più geometrie, la verifica di materiali differenti, la simulazione, la produzione di prototipi e le prove di durata.
Non è sufficiente utilizzare una stampante 3D o acquistare un cobot. L’impresa deve dimostrare che il lavoro è di natura tecnologica, riguarda lo sviluppo o il miglioramento di un componente aziendale e comprende un processo di sperimentazione legato a funzione, prestazione, affidabilità o qualità.
Tra le spese considerate possono rientrare, nei limiti previsti dalla normativa, una parte delle retribuzioni, i materiali consumati durante le prove e determinate attività di ricerca affidate all’esterno.
Dal 2025 la Section 174A consente nuovamente la deduzione delle spese nazionali di ricerca e sperimentazione negli Stati Uniti, con la possibilità alternativa di capitalizzarle e ammortizzarle. Il trattamento fiscale dipende dalla situazione della singola società e richiede una documentazione coerente tra attività tecniche e costi dichiarati.
Non risultano informazioni pubbliche che dimostrino che Devonics abbia richiesto uno specifico credito per i progetti descritti. Il riferimento di Fabbaloo deve quindi essere letto come un’analisi delle attività che potrebbero soddisfare i requisiti, non come la conferma di un’agevolazione già ottenuta.
Perché stampa 3D e robotica vengono utilizzate insieme
La robotica industriale richiede ripetibilità, mentre molti prodotti reali presentano variabilità. La stampa 3D aiuta a creare il collegamento fisico tra una piattaforma robotica standard e un’applicazione che cambia da cliente a cliente.
Per Devonics, il valore non deriva dal componente stampato considerato isolatamente. Deriva dalla possibilità di modificare in tempi contenuti l’elemento che interagisce con il prodotto, mantenendo il cobot Fairino, la pinza DH Robotics, il sistema a vuoto Schmalz, la struttura Vention e il software RoboDK.
Questo modello permette di utilizzare componenti commerciali per le funzioni più complesse e sviluppare internamente soltanto ciò che deve essere personalizzato. L’obiettivo è ridurre il numero di parti speciali, semplificare la manutenzione e limitare il rischio tecnico.
La fabbricazione additiva non sostituisce lavorazioni meccaniche, stampaggio o componenti metallici. Offre un percorso rapido per trasformare un’esigenza produttiva in una geometria verificabile. Quando la parte supera le prove, Devonics può decidere se mantenerla stampata o trasferirla a un processo più adatto ai volumi e alla durata richiesta.
Un modello basato sull’integrazione
Il caso Devonics mostra come la stampa 3D possa assumere un ruolo meno visibile ma concreto nell’automazione. Non è necessariamente il prodotto principale venduto al cliente: è uno strumento utilizzato per accorciare il percorso tra analisi, progetto, prova e installazione.
I cobot Fairino forniscono il movimento, DH Robotics e Schmalz mettono a disposizione tecnologie di presa, Vention contribuisce alla costruzione delle celle e RoboDK consente di simulare i processi. Devonics coordina questi elementi e sviluppa le interfacce necessarie per trasformarli in un sistema operativo.
La qualità del risultato dipende dalla capacità di valutare correttamente carichi, tolleranze, rischi, materiali e condizioni produttive. Una pinza può essere realizzata in poche ore, ma la sua validazione richiede prove, documentazione e osservazione del comportamento durante il ciclo.
È in questa combinazione tra rapidità di sviluppo e disciplina ingegneristica che la stampa 3D può sostenere l’automazione industriale personalizzata.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)