Robot industriali sostenibili

Potenziale di efficienza nella produzione e nel funzionamento

Quando si tratta di sostenibilità nella produzione industriale, i robot offrono un notevole (ed ancora poco sfruttato) potenziale di efficientamento nell’uso di energia e materiali.

 Questo attraverso, ad esempio, l'estensione della vita utile, l'aumento dell'efficienza energetica nel funzionamento continuo o l'ottimizzazione della produzione e della logistica.

Maggiore durata grazie al retrofit sistematico

Impiegare un robot il più a lungo possibile non solo è più economico rispetto all'acquisto di un nuovo dispositivo, ma è anche una strategia di risparmio delle risorse. In fase di sviluppo, Yaskawa ha quindi adottato da tempo una politica di commercializzazione solo di prodotti altamente durevoli. Mentre in precedenza questi erano progettati per una vita utile totale da otto a un massimo di dodici anni, oggi molti robot MOTOMAN sono ancora in uso dopo 30 anni.

Il ciclo di vita effettivo del robot, di circa otto anni, è tuttavia rimasto invariato. Ciò solleva la questione di cosa succede al robot dopo questo periodo. In passato veniva semplicemente sostituito da uno nuovo, ma dal punto di vista della sostenibilità l'obiettivo dovrebbe essere quello di estenderne l'operatività nel tempo.

Una possibilità, almeno teorica, è semplicemente continuare a utilizzare il robot dopo la fine prevista del suo ciclo di vita e farlo riparare in caso di guasto. Ma tali riparazioni spesso richiedono del tempo, anche se un tecnico dell'assistenza è immediatamente disponibile e la causa può essere diagnosticata rapidamente. Durante questo periodo, la produzione è ferma. A seconda del danno effettivo, i costi di riparazione sono difficili da calcolare: vengono sostenuti costi di viaggio e accessori e, infine, le condizioni per una riparazione nell'ambiente di produzione di solito non sono ideali per via, ad esempio, di un’accessibilità limitata e della frequente mancanza di attrezzature di sollevamento e trasporto o di gru per il carico. Le riparazioni non pianificate in loco dovrebbero quindi essere limitate alle reali emergenze.

In questo caso ha più senso un retrofit, mediante il quale un vecchio robot MOTOMAN viene rinnovato o sostituito (Fig. 1). Yaskawa offre entrambe le soluzioni: durante la revisione il robot viene completamente smantellato nello stabilimento di Allershausen e torna quasi nuovo al cliente. Questo programma è da consigliare quando si prevede un’interruzione prolungata nell’uso del robot, ad esempio dopo un cambio prodotto. Tuttavia, lunghi periodi di fermo programmato sono piuttosto rari. In questo caso è preferibile sostituire il robot con un modello identico già ricondizionato con specifiche identiche. Questa sostituzione richiede solo un riadattamento dei programmi di lavoro e può essere realizzata nel giro di poche ore.

A parte l'aspetto temporale, entrambi i programmi di retrofit – revisione generale e sostituzione – offrono gli stessi vantaggi generali: la garanzia sui componenti sostituiti viene rinnovata per un anno. Il prezzo fisso garantito legato alla capacità di carico del robot garantisce la massima sicurezza dell'investimento. L'unità di controllo esistente, i pezzi di ricambio esistenti e tutte le periferiche di sistema possono continuare a essere utilizzati senza la necessità di nuovi investimenti. Inoltre, non ci sono costi per la riprogrammazione e la formazione dei dipendenti. Infine, ma non meno importante, l'utilizzo di un modello identico non costituisce una “modifica sostanziale della macchina” ai sensi della Direttiva Macchine CE (MachRL/2006/42/CE). Non sono quindi necessari nuovi test di sicurezza e nessuna nuova marcatura CE.

Funzionamento efficiente grazie al recupero di energia

Con riferimento all'efficienza energetica, la prima cosa da considerare è la media di CO2 equivalente (potenziale di riscaldamento globale, GWP) delle tre fasi del ciclo di vita del robot. La minor quantità di CO₂ viene prodotta durante la fase di “fine vita”, dove l'energia può essere restituita al sistema secondo i principi del riciclo. La percentuale di gran lunga più alta si verifica – non a caso – durante la fase di utilizzo, in particolare quando dura molti anni. Maggiore è il risparmio di risorse durante il funzionamento continuo, maggiore sarà il contributo dei robot alla sostenibilità.

L'energia può già essere risparmiata con un controllo intelligente dei processi operativi, ad esempio spegnendo gli impianti di produzione durante le interruzioni operative pianificate. Ma ci sono anche soluzioni di risparmio energetico specifiche per robot. Nello svolgimento di compiti anche molto diversi tra loro - manipolazione, pallettizzazione, giunzione o lavorazione - i robot industriali eseguono anche molti movimenti discendenti o laterali, durante i quali i loro servomotori dissipano energia. Fino ad ora, i modelli di robot più vecchi o di altre marche sul mercato convertivano questa energia in calore di scarto mediante resistenze elettriche e la rilasciavano inutilizzata nell'ambiente.

Yaskawa ha ora sviluppato una soluzione tecnica grazie alla quale l'energia elettrica può anche essere reimmessa nella rete elettrica e riutilizzata (Fig. 2). Tutto senza necessità di hardware aggiuntivo. Tutti i robot MOTOMAN più grandi con carichi utili superiori ai 50 kg e i più recenti controller robot YRC1000 sono in grado di convertire l'energia cinetica dei movimenti discendenti e laterali direttamente in corrente alternata a 400 V e 50 Hz e di immetterla nuovamente nella rete.

A seconda delle attività coinvolte e dei modelli di movimento, il fabbisogno energetico del robot può quindi essere notevolmente ridotto. I valori empirici sono compresi tra l'8% e il 25%, con un risparmio annuo di circa 2.800 KWh per robot. Questo è approssimativamente uguale al consumo energetico di una famiglia di tre persone e corrisponde a circa 1.600 kg di emissioni di CO₂ evitate o ben oltre 1.000 euro di costi energetici risparmiati.

Un ulteriore potenziale di efficienza è realizzato dai robot MOTOMAN grazie al loro design snello e compatto, con basse masse in movimento e una rapida applicazione dei freni durante le pause nel movimento che disabilita il controllo attivo della posizione.

Sostenibilità nella produzione e nella logistica

Yaskawa si è prefissata il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità non solo in Europa, ma in tutto il mondo. Infatti l’intero Gruppo allinea le sue attività ai 17 obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite e promuove l'uso dei suoi prodotti per progetti sostenibili, ad esempio irrigazione, semina e produzione alimentare efficiente in un'agricoltura intelligente per un futuro più sostenibile e proficuo. Attraverso la vendita di prodotti a basso consumo di risorse, l'azienda mira a contribuire a livello globale a risparmi pari a 100 volte le emissioni di CO₂ autoindotte entro il 2025.

Da ultimo, Yaskawa si affida all'Europa come sito di produzione: lo stabilimento di produzione di robot di Yaskawa a Kočevje (Slovenia), aperto nel 2018, soddisfa oggi quasi il 90% della domanda europea di robot MOTOMAN. Ciò non solo evita le emissioni di CO₂ di migliaia di chilometri di trasporto, ma riduce anche i tempi di consegna per i clienti e gli utenti europei.