Blog

La macchina riconfigurabile: la sfida della personalizzazione di massa secondo B&R

I costruttori di macchine si trovano a gestire lotti piccoli, cambi formato rapidi, domanda volatile e difficoltà nel reperire operatori specializzati. La competitività si gioca sulla capacità di cambiare prodotto, layout e logica operativa senza ripartire da zero. B&R, fornitore di automazione industriale per costruttori di macchine e divisione Machine Automation del gruppo ABB, ha sviluppato una strategia che combina meccatronica avanzata, simulazione, software, AI e azionamenti più efficienti. I clienti finali richiedono batch di produzione più piccoli e macchine che si riconfigurino velocemente. Il fenomeno è evidente nel packaging, nell’assemblaggio medicale e nelle macchine di assemblaggio in generale. La produzione di massa non scompare, ma deve convivere con lotti ridotti, personalizzazioni frequenti e fluttuazioni di domanda più marcate.

Il CTO globale di B&R, Stefan Schönegger, descrive il cambiamento come una trasformazione progressiva: le macchine esistenti continuano a lavorare mentre nuove funzionalità vengono innestate sui sistemi già installati. L’obiettivo non è ricostruire l’intera macchina ma potenziarla con nuove funzionalità per essere più flessibili e adattivi. La riconfigurabilità diventa la risposta industriale alla mass customization. La strategia di prodotto di B&R si basa su piattaforme meccatroniche come ACOPOS 6D e ACOPOStrak, che introducono nuovi paradigmi di movimentazione flessibile, e su software come Launch Pad e ACOPOStrak Designer, che consentono di progettare, simulare e validare rapidamente nuovi layout produttivi. A queste si affiancano soluzioni come ACOPOS M4, focalizzate su efficienza energetica e sostenibilità.

Meccatronica e software per superare i vincoli meccanici

Per B&R la riconfigurabilità passa prima di tutto dalla meccatronica. Carlo Cuppini, direttore vendite di B&R Italia, spiega che per costruire macchine più adattabili occorre abbandonare, almeno in parte, le soluzioni meccaniche tradizionali e introdurre sistemi riconfigurabili via software. I sistemi a carrelli indipendenti, la levitazione magnetica e la robotica avanzata rientrano in questa categoria. Una macchina vincolata dalla meccanica impone compromessi rigidi: camme, trasmissioni, layout difficili da modificare. Una macchina basata su assi indipendenti, carrelli controllati singolarmente o mover a levitazione magnetica consente di modificare la sequenza produttiva, il percorso, i tempi di processo e la distribuzione delle stazioni con un livello di libertà molto superiore. Cuppini osserva che per affrontare questa sfida serve una mente molto aperta e mettere in discussione gli schemi costruttivi tradizionali. Il punto critico è economico: trovare il layout che risolve il problema produttivo e giustifica il costo della tecnologia.

Il software e la simulazione diventano il grimaldello della riconfigurabilità. Non si tratta solo di programmare una macchina dopo averla progettata, ma di usare il software per esplorare rapidamente molte configurazioni possibili, stimarne la produttività, valutarne il costo e arrivare al layout più adatto prima della realizzazione fisica. ACOPOS 6D Launch Pad consente la messa in servizio virtuale completa, inclusa la pianificazione del percorso, i controlli di collisione e la convalida del layout, molto prima che l’hardware sia disponibile. Con un’interfaccia HTML, anche chi non è programmatore può impostare un layout ipotetico, definire le stazioni di processo, indicare i tempi e ottenere la simulazione del ciclo macchina. Il sistema genera automaticamente i profili di moto, emula in tempo reale il comportamento dei carrelli e mostra la cadenza ottenibile. Se il risultato non è soddisfacente, il progettista modifica la configurazione con drag and drop, senza scrivere codice. Quando il layout è validato, il software produce anche il codice da eseguire sulla macchina. Lo stesso principio vale per ACOPOStrak, la famiglia di carrelli indipendenti su binari: con ACOPOStrak Designer la progettazione si sposta verso un ambiente in cui layout, prestazioni e logica di movimento vengono verificati prima.

Azionamenti compatti, robotica direct drive e AI operativa

La riconfigurabilità richiede una base di automazione coerente. Accanto alle soluzioni per la movimentazione flessibile, B&R propone azionamenti compatti come ACOPOS X2 e ACOPOS X4 per pilotare motori brushless a bassa potenza, pensati per applicazioni entry-level. Il salto più rilevante è ACOPOS M4, che utilizza una tecnologia Mosfet multi-level brevettata al posto dell’architettura tradizionale basata su IGBT. Il risultato è un ingombro ridotto del 60% rispetto a un azionamento tradizionale, a parità di performance e potenza, e un’efficienza energetica del 99%. Meno energia dissipata significa meno calore, più compattezza, minori consumi e macchine più sostenibili anche dal punto di vista del costo di esercizio. Nella stessa direzione va il Power Panel C650, che integra pannello operatore e controllo macchina, adatto anche ad applicazioni con motion e robotica.

Nel capitolo robotica, B&R cita il nuovo robot delta con motori direct drive, nei quali vengono eliminati i riduttori tra motori e bracci. L’obiettivo è duplice: da un lato togliere dalla macchina una possibile fonte di inquinamento in ambienti come il pharma o l’alimentare, dove la sterilizzazione è critica; dall’altro, ridurre i problemi di manutenzione e perdita di precisione generati dall’usura dei riduttori. La logica è semplificare la macchina togliendo componenti che generano vincoli, manutenzione e rischio operativo.

L’intelligenza artificiale entrerà da due lati. Secondo Schönegger, entro tre anni non ci sarà più un sistema senza data analytics e senza AI. Da una parte supporterà programmazione ed engineering, dall’altra lavorerà sulla macchina in esercizio per diagnosi, manutenzione predittiva e performance management. I sistemi di sviluppo e configurazione di B&R sono basati su file testuali aperti, il che rende più naturale l’integrazione con i large language model: l’AI può leggere, interpretare, generare, testare e validare parti estese del progetto di automazione. L’obiettivo non è assistere solo nella scrittura del codice, ma aiutare l’utente a configurare l’intero progetto. Due casi concreti già citati sono la visione artificiale per l’ispezione qualità e la diagnostica operativa, dove l’AI aggrega dati macchina, manuali e ticket di supporto per proporre soluzioni contestuali agli allarmi.

Cybersecurity e co-sviluppo con gli OEM italiani

La logica software-defined porta con sé il tema dell’aggiornabilità continua. Schönegger sottolinea che la cybersecurity introduce prima di tutto un cambiamento culturale. Storicamente il costruttore spediva una macchina con l’obiettivo di farla funzionare a lungo. Ora una macchina connessa deve essere aggiornata perché ogni nuovo attacco identificato richiede correzioni e patch. Questo impone piattaforme progettate per essere aggiornate in modo semplice, sia dal fornitore di automazione verso il costruttore sia dal costruttore verso le macchine installate. Non tutti gli aggiornamenti hanno la stessa urgenza: alcuni richiedono un’interruzione della produzione, altri possono essere programmati nel ciclo di manutenzione successivo. Il criterio assomiglia a quello della manutenzione predittiva: sapere quando intervenire in base alla criticità.

La strategia italiana di B&R parte dal packaging ma si estende all’assemblaggio medicale, all’assemblaggio in generale e all’energia. Cuppini evidenzia che l’approccio che ha sempre pagato è fare innovazione tecnologica a quattro mani, in co-development insieme ai clienti. Significa ascoltare gli OEM, capire insieme quali frontiere tecnologiche hanno davvero valore e investire dove la tecnologia può generare vantaggio competitivo. L’integrazione tra PLC, azionamenti, visione, robotica e altri sottosistemi viene assorbita dalla piattaforma. Il costruttore può così dedicare tempo e competenze a maggiore performance, maggiore flessibilità e processo più innovativo. Schönegger vede nell’Italia un bacino di crescita per la qualità dei costruttori di macchine, in particolare nei settori consumer packaged goods e pharma, dove gli OEM italiani hanno competenze forti. La crescita non passa dalla sostituzione della meccanica con il software, ma da un nuovo equilibrio: meccatronica più libera, software più vicino al processo, AI dentro l’ingegneria e piattaforme pensate per evolvere.

La produzione di Rotkäppchen Sektkellerei a Freyburg raggiunge volumi che impongono tempi di fermo macchina ridotti all’essenziale. Le due linee di imbottigliamento operano quasi ininterrottamente su tre turni, con una capacità complessiva fino a 600.000 bottiglie al giorno. Ogni minuto di stop si traduce in perdita produttiva diretta. Per Jan Wiemann, responsabile dell’officina e in azienda da oltre vent’anni, l’obiettivo è chiaro: ripristinare la linea nel minor tempo possibile.

Eterogeneità dei componenti e complessità documentale

Gli impianti di riempimento provengono da un grande costruttore, ma vengono integrati con macchine di fornitori specializzati: etichettatrici, confezionatrici, sistemi per il montaggio delle gabbiette. Il risultato è un parco macchine altamente eterogeneo, con schemi elettrici provenienti da diversi fornitori. Fino a poco tempo fa, questi schemi erano disponibili solo su supporto cartaceo o in file PDF. In caso di guasto, il team doveva identificare il componente e localizzare il difetto sfogliando faldoni o scorrendo documenti digitali non strutturati. I guasti possono essere di natura meccanica, ad esempio su etichettatrici o confezionatrici, oppure elettrica: sensori difettosi, problemi all’alimentazione a 24 V, anomalie su valvole elettropneumatiche.

Digitalizzazione degli schemi per accelerare la diagnostica

Per ridurre i tempi di ricerca delle informazioni, lo stabilimento ha avviato un progetto di digitalizzazione della documentazione di manutenzione basato sulla piattaforma WSCAD. L’obiettivo è rendere gli schemi elettrici consultabili in formato digitale, strutturato e navigabile, direttamente sul posto di lavoro. In questo modo il tecnico può individuare il componente coinvolto e risalire al circuito senza dover abbandonare la zona dell’intervento. La possibilità di accedere agli schemi in modalità digitale accelera la fase di diagnostica e permette di ridurre i fermi macchina.

L’approccio adottato prevede la migrazione progressiva dei documenti cartacei e PDF in un repository centralizzato, dove ciascun schema è associato agli identificativi di macchina e componente. Il sistema consente ricerche per codice o per posizione fisica, semplificando il lavoro del personale di manutenzione. La gestione delle revisioni e la distribuzione degli aggiornamenti diventano automatiche, eliminando il rischio di consultare versioni obsolete.

La scelta di WSCAD risponde all’esigenza di avere un ambiente unico per la gestione degli schemi elettrici, integrabile con i sistemi informativi aziendali esistenti. La piattaforma supporta formati nativi di diversi costruttori e permette di importare file PDF, trasformandoli in schemi interattivi. Nel caso di Rotkäppchen, la digitalizzazione ha riguardato inizialmente gli impianti più critici, con l’estensione progressiva a tutto il parco macchine.

Il progetto è ancora in fase di roll-out, ma i primi risultati mostrano una riduzione del tempo medio di ricerca delle informazioni tecniche. L’integrazione tra la documentazione elettrica e la pianificazione della manutenzione è un passo successivo, mirato a collegare gli schemi alle procedure di intervento e alle checklist di controllo.

Per un sito che lavora quasi 365 giorni all’anno, con tre turni e volumi produttivi elevati, la digitalizzazione degli schemi elettrici non è un investimento accessorio ma un fattore abilitante per mantenere la continuità operativa. La manutenzione basata su documentazione digitale riduce i margini di errore e accorcia i tempi di risposta, due parametri critici in un ambiente produttivo ad alta intensità di capitale.

Nel settore aerospaziale, la riproducibilità di un componente deve essere garantita indipendentemente dal luogo e dal momento di produzione. Un pezzo stampato lunedì in Michigan deve essere identico a quello prodotto giovedì in Texas. Questa esigenza, scontata per le industrie regolate, rappresenta il punto di rottura tra la strumentazione didattica basata su macchine desktop e le attrezzature da produzione reale.

I laboratori scolastici hanno svolto un ruolo fondamentale nel diffondere la cultura della manifattura additiva. Tuttavia, quando uno studente passa dalla fase esplorativa a un percorso di ingegneria professionale, il divario tecnologico diventa evidente. Le aziende del settore aerospaziale, della difesa e dell’automotive non cercano giovani capaci di stampare oggetti in PLA. Cercano figure che sappiano interpretare dati di performance dei materiali, gestire controlli di processo e operare all’interno di sistemi qualità certificati.

Processi controllati e flussi di lavoro invisibili

Le macchine desktop coprono un bisogno reale di accesso a basso costo. Ma per un ateneo o un istituto tecnico superiore, fare affidamento esclusivamente su queste apparecchiature rischia di limitare la crescita professionale degli allievi. La differenza sostanziale risiede nel controllo ambientale. I sistemi industriali Stratasys FDM (Fused Deposition Modeling) e PolyJet adottano camere di stampa riscaldate e ambienti termici regolati. Questo elimina le fluttuazioni di temperatura che compromettono le geometrie complesse e permette allo studente di fare affidamento sulla prevedibilità della macchina, invece di dover intervenire continuamente su parametri meccanici.

Esiste poi un intero strato di operatività che le stampanti da scrivania rendono invisibile. Nella produzione professionale, la tracciabilità dei materiali è obbligatoria. I parametri di slicing avanzati, la rimozione dei supporti solubili, la vaporizzazione, la ricottura e le ispezioni dimensionali sono fasi obbligate del workflow. A queste si aggiungono i sistemi di gestione della qualità come AS9100 o NADCAP, quadri normativi imprescindibili nei settori regolamentati che però rimangono del tutto estranei a chi opera su macchine consumer.

Materiali oltre il PLA: la scienza dei materiali in produzione

Uno degli argomenti tecnici più forti a favore del passaggio a macchine industriali riguarda la possibilità di utilizzare materiali approvati per l’ingegneria. Il PLA è facile da stampare, ma non ha spazio in applicazioni funzionali reali. Per formare studenti pronti per i datori di lavoro più esigenti, serve esperienza diretta con polimeri qualificati secondo standard aerospaziali, della difesa e industriali.

Quando uno studente impara a correlare la temperatura di transizione vetrosa, la resistenza chimica e la certificazione di infiammabilità di un materiale con la sua applicazione finale, compie il salto dalla stampa amatoriale alla vera scienza dei materiali.

Certificazione come ponte tra aula e produzione

Il programma di certificazione Stratasys Additive Manufacturing funge da elemento di connessione tra la teoria accademica e la pratica industriale. La certificazione non attesta soltanto la capacità di avviare una stampa. Dimostra ai responsabili delle assunzioni che un laureato conosce l’intero ciclo di vita della manifattura additiva.

I contenuti del programma includono la progettazione per la manifattura additiva (DfAM), con l’ottimizzazione delle geometrie per minimizzare gli sprechi e gestire la resistenza anisotropa legata all’orientamento. Comprendono la padronanza di GrabCAD Print, il software industriale per la gestione delle code di produzione e la stima dei volumi di materiale. E coprono gli standard di post-processing e ispezione necessari per consegnare un componente conforme alle specifiche del cliente.

Una qualifica Stratasys Certified sul curriculum rimuove ogni incertezza per i selezionatori. Fornisce la prova immediata che il candidato può inserirsi in una linea produttiva e contribuire dal primo giorno.

Dai prototipi alla produzione reale

La transizione verso l’Industria 4.0 si basa sull’utilizzo della manifattura additiva per ricambi, utensili personalizzati e piccole serie di produzione finale. Le macchine desktop non sono in grado di garantire il controllo qualità, la costanza di lotto e la tracciabilità richieste da questo tipo di output.

Formare gli studenti su piattaforme industriali certificate significa spostare la mentalità accademica dalla prototipazione temporanea alla produzione digitale reale. Quando un allievo riconosce che la stampante non è un gadget ma una cella di fabbrica agile, compie il passaggio mentale da tecnico a ingegnere.

La domanda per gli istituti tecnici rimane se i propri laboratori siano allineati con le esigenze reali delle linee produttive. Attrezzare un’aula con gli stessi strumenti, materiali e standard di conformità utilizzati quotidianamente dalle aziende leader non è una scelta di hardware. È una scelta di posizionamento professionale per i propri studenti.

Nel settore aerospaziale, la riproducibilità di un componente deve essere garantita indipendentemente dal luogo e dal momento di produzione. Un pezzo stampato lunedì in Michigan deve essere identico a quello prodotto giovedì in Texas. Questa esigenza, scontata per le industrie regolate, rappresenta il punto di rottura tra la strumentazione didattica basata su macchine desktop e le attrezzature da produzione reale.

I laboratori scolastici hanno svolto un ruolo fondamentale nel diffondere la cultura della manifattura additiva. Tuttavia, quando uno studente passa dalla fase esplorativa a un percorso di ingegneria professionale, il divario tecnologico diventa evidente. Le aziende del settore aerospaziale, della difesa e dell’automotive non cercano giovani capaci di stampare oggetti in PLA. Cercano figure che sappiano interpretare dati di performance dei materiali, gestire controlli di processo e operare all’interno di sistemi qualità certificati.

Processi controllati e flussi di lavoro invisibili

Le macchine desktop coprono un bisogno reale di accesso a basso costo. Ma per un ateneo o un istituto tecnico superiore, fare affidamento esclusivamente su queste apparecchiature rischia di limitare la crescita professionale degli allievi. La differenza sostanziale risiede nel controllo ambientale. I sistemi industriali Stratasys FDM (Fused Deposition Modeling) e PolyJet adottano camere di stampa riscaldate e ambienti termici regolati. Questo elimina le fluttuazioni di temperatura che compromettono le geometrie complesse e permette allo studente di fare affidamento sulla prevedibilità della macchina, invece di dover intervenire continuamente su parametri meccanici.

Esiste poi un intero strato di operatività che le stampanti da scrivania rendono invisibile. Nella produzione professionale, la tracciabilità dei materiali è obbligatoria. I parametri di slicing avanzati, la rimozione dei supporti solubili, la vaporizzazione, la ricottura e le ispezioni dimensionali sono fasi obbligate del workflow. A queste si aggiungono i sistemi di gestione della qualità come AS9100 o NADCAP, quadri normativi imprescindibili nei settori regolamentati che però rimangono del tutto estranei a chi opera su macchine consumer.

Materiali oltre il PLA: la scienza dei materiali in produzione

Uno degli argomenti tecnici più forti a favore del passaggio a macchine industriali riguarda la possibilità di utilizzare materiali approvati per l’ingegneria. Il PLA è facile da stampare, ma non ha spazio in applicazioni funzionali reali. Per formare studenti pronti per i datori di lavoro più esigenti, serve esperienza diretta con polimeri qualificati secondo standard aerospaziali, della difesa e industriali.

Quando uno studente impara a correlare la temperatura di transizione vetrosa, la resistenza chimica e la certificazione di infiammabilità di un materiale con la sua applicazione finale, compie il salto dalla stampa amatoriale alla vera scienza dei materiali.

Certificazione come ponte tra aula e produzione

Il programma di certificazione Stratasys Additive Manufacturing funge da elemento di connessione tra la teoria accademica e la pratica industriale. La certificazione non attesta soltanto la capacità di avviare una stampa. Dimostra ai responsabili delle assunzioni che un laureato conosce l’intero ciclo di vita della manifattura additiva.

I contenuti del programma includono la progettazione per la manifattura additiva (DfAM), con l’ottimizzazione delle geometrie per minimizzare gli sprechi e gestire la resistenza anisotropa legata all’orientamento. Comprendono la padronanza di GrabCAD Print, il software industriale per la gestione delle code di produzione e la stima dei volumi di materiale. E coprono gli standard di post-processing e ispezione necessari per consegnare un componente conforme alle specifiche del cliente.

Una qualifica Stratasys Certified sul curriculum rimuove ogni incertezza per i selezionatori. Fornisce la prova immediata che il candidato può inserirsi in una linea produttiva e contribuire dal primo giorno.

Dai prototipi alla produzione reale

La transizione verso l’Industria 4.0 si basa sull’utilizzo della manifattura additiva per ricambi, utensili personalizzati e piccole serie di produzione finale. Le macchine desktop non sono in grado di garantire il controllo qualità, la costanza di lotto e la tracciabilità richieste da questo tipo di output.

Formare gli studenti su piattaforme industriali certificate significa spostare la mentalità accademica dalla prototipazione temporanea alla produzione digitale reale. Quando un allievo riconosce che la stampante non è un gadget ma una cella di fabbrica agile, compie il passaggio mentale da tecnico a ingegnere.

La domanda per gli istituti tecnici rimane se i propri laboratori siano allineati con le esigenze reali delle linee produttive. Attrezzare un’aula con gli stessi strumenti, materiali e standard di conformità utilizzati quotidianamente dalle aziende leader non è una scelta di hardware. È una scelta di posizionamento professionale per i propri studenti.