Revamping ed integrazione di una linea di estrusione della gomma

Il mercato richiede alti livelli di produttività

Nella produzione degli pneumatici, il battistrada e alcuni componenti, come ad esempio i fianchi, sono prodotti forzando la mescola di gomma non vulcanizzata attraverso un estrusore. Il risultato è un nastro continuo che funge da base per il successivo processo di assemblaggio.

Per un’azienda del settore automotive con la necessità di aumentare la produttività per una crescente richiesta del mercato, abbiamo creato una nuova linea di estrusione combinando due parti dismesse provenienti da due diversi stabilimenti. Queste parti sono state soggette a un processo di ammodernamento e integrazione al fine di creare una nuova linea di estrusione con una lunghezza complessiva di circa 50 metri.

Una nuova linea di estrusione di 50 metri per ottimizzare la produzione

La linea realizzata è caratterizzata da 5 grossi estrusori. Sulla linea sono stati implementati diversi controlli per individuare eventuali difetti, poiché, nel caso in cui alcune fasce risultino eccessivamente pesanti o siano soggette a una tensione eccessiva, è essenziale effettuare il taglio, scartando la parte interessata.

La nuova linea è quindi composta da due parti principali: quella di testa, formata dai 5 estrusori, e quella a valle, che comprende i conveyor e le sezioni di taglio e di stivaggio. Nella parte terminale della linea è stata installata un’ulteriore macchina di nuova concezione che può avvolgere il battistrada senza la necessità di tagliarlo.

Performance e gestione della linea

Nell’ambito della gestione e del controllo delle operazioni, sono stati impiegati tre PLC che comunicano reciprocamente per gestire l’andamento completo del processo.

Nel dettaglio, due PLC gestiscono le due parti di linea ciascuno; il terzo è un PLC master che interroga gli altri due PLC per gestire le diverse ricette e interfacciarsi con il sistema informativo di fabbrica per il tracking della produzione e altre funzioni di alto livello.

I PLC sono dei dispositivi Rockwell Automation connessi in ControlNet e in DeviceNet. La rete ControlNet è rimasta solo per potersi interfacciare con gli I/O remoti, mentre è stato necessario cambiare la parte DeviceNet.

Il PLC master,  risponde ai criteri di Industria 4.0 perché può accedere a dati come la lavorazione in corso e gli scarti.

Integrazione di nuove funzionalità

Alcune richieste aggiuntive del cliente per il nuovo impianto non erano inizialmente disponibili, per cui nel nostro intervento abbiamo previsto l’integrazione di componenti e funzionalità, tra cui alcune stampanti basate su una tecnologia assente inizialmente.

Oltre alla riprogettazione elettrica della linea, abbiamo sostituito le CPU dei tre PLC. Tale operazione ha comportato il passaggio a una nuova infrastruttura di rete, che in precedenza era di tipo seriale, basata su Ethernet.

I nuovi PLC utilizzano, infatti, delle CPU di sicurezza che comunicano in Ethernet collegandosi a nuovi I/O di sicurezza.

La realizzazione della linea, ha richiesto circa sei mesi per la progettazione elettrica e l’avvio, inclusi l’installazione dei nuovi sensori, degli inverter e la riconfigurazione dei quadri. Attualmente, la linea è pienamente operativa e ha consentito di valutare i benefici derivanti dall’ammodernamento di un impianto che, nel suo stato precedente, non era più in grado di funzionare.

Tecnologia e architettura tutta nuova

Nell’intervento di Revamping, sono stati inseriti 5 inverter per azionare gli estrusori e 10 inverter per i conveyor della linea, che gestiscono la movimentazione del battistrada.

In precedenza, sui conveyor, non c’erano inverter ma semplici contattori. Ora gli inverter permettono la gestione della velocità e il suo adeguamento in base al peso del battistrada.

Sono stati rinnovati anche i sensori, per adattarli alla nuova architettura della linea, Nella configurazione precedente, una parte dei sensori aveva ingressi npn, mentre l’altra parte aveva ingressi pnp risultando quindi elettricamente differenti. Le due tecnologie sono state integrate per garantire una coerenza ed un funzionamento armonioso.

In precedenza, i controlli di lunghezza e di larghezza del battistrada venivano realizzati tramite telecamere ormai obsolete, che quindi sono state dismesse e sostituite con nuovi dispositivi.

Per quanto riguarda l’interfaccia operatore, è stato inserito un pannello di controllo da cui è possibile gestire l’impianto. Questo è composto da due interfacce: uno dedicato alla gestione della parte di misurazione e alla generazione dei report relative alle diverse misure acquisite; l’altro è operativo e permette di governare la linea, impostare la velocità dei conveyor e gestire gli allarmi (una funzione che non era presente nel vecchio progetto).  L’intero sistema è interconnesso con un PC, dal quale il cliente gestisce le ricette e la messa in servizio della linea.

Infine, in precedenza la linea di estrusione terminava con il taglio del battistrada. Per nuove esigenze produttive, la linea è stata potenziata con l’integrazione di una nuova macchina che aggiunge una diversa lavorazione finale, pertanto il nostro intervento ha previsto la progettazione del nuovo impianto considerando questa espansione.

I vantaggi delle operazione di ammodernamento

Il rinnovamento tecnologico ha avuto un impatto positivo sulla produttività e sul lavoro degli operatori, in termini di efficienza, sicurezza e produttività.

La scelta del cliente vacillava tra due opzioni: l’acquisto di una nuova linea, o il restauro di parti già esistenti. Il secondo caso scelto, ha comportato un risparmio economico, e non solo: riportare in vita parti di impianto destinate alla dismissione apporta anche un beneficio all’ambiente. Il cliente può ora soddisfare i rigorosi standard di qualità richiesti dal mercato, ma questo è solo uno dei primi passi implementati per vincere la forte competitività del settore.