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Come risolvere la sfida della giunzione ibrida con un'applicazione di cordone a punti

Oltre il 20% di risparmio sui materiali è solo uno dei numerosi vantaggi del cordone a punti rispetto a una comune applicazione del cordone. Scoprite come portare la produttività, la sicurezza e la qualità del vostro processo di giunzione ibrida a un livello superiore, riducendo al contempo il costo totale di proprietà.

10 settembre 2019

Le soluzioni di erogazione Prodotti Utensili e Soluzioni Industriali Soluzioni di giunti

Schema di errore comune: in corrispondenza dei punti di saldatura, il materiale adesivo viene spinto verso l'esterno. Ciò contamina il bagno KTL e comporta la rilavorazione e lo spreco di materiale.

Eccesso di adesivo in corrispondenza dei punti di saldatura

Nell'epoca del design leggero e multi-materiale, la giunzione ibrida è una delle principali tendenze nelle carrozzerie automobilistiche. Con la giunzione ibrida, gli adesivi ad alta resistenza per l'incollaggio strutturale sono combinati con altre tecnologie di giunzione come la saldatura a punti, il  fissaggio flow-drill o la rivettatura autoperforante. Ciò offre alcuni vantaggi principali:



  • Una maggiore resistenza e rigidità strutturale migliora le proprietà di guida e la sicurezza in caso di incidente
  • Migliore resistenza alla corrosione della giunzione
  • Grazie agli adesivi ad alta resistenza, è possibile ridurre il numero di punti di saldatura

Sfide della giunzione ibrida

Espulsione: se l'adesivo viene distrutto nel processo di riscaldamento durante la saldatura a punti, può venire espulso.

Espulsione: adesivo distrutto in corrispondenza dei punti di saldatura

La combinazione dell'erogazione dell'adesivo e di altre tecniche di giunzione pone molte sfide. Nei punti di saldatura o rivettatura, il materiale adesivo può fuoriuscire. Ciò comporta lo spreco di materiale e la rilavorazione. Se utilizzato con la saldatura a punti, l'adesivo viene distrutto dal calore del processo di saldatura e ciò può portare all'emissione di fumi tossici. Inoltre, è necessaria una maggiore corrente di saldatura e il sistema necessita di più tempo per la saldatura. Schemi di errore comuni: 



  • Eccesso di adesivo: in corrispondenza dei punti di saldatura, il materiale adesivo viene spinto verso l'esterno. Ciò contamina il bagno KTL e comporta la rilavorazione e lo spreco di materiale.
  • Espulsione: se l'adesivo viene distrutto nel processo di riscaldamento durante la saldatura a punti, può venire espulso. Ciò può causare corrosione e giunzioni deboli.

Risoluzione dei problemi con l'applicazione del cordone a punti

L'applicazione del cordone a punti genera spazi di materiale nell'area del cerchio di combustione in corrispondenza dei punti di saldatura.

L'applicazione del cordone a punti genera spazi di materiale nell'area del cerchio di combustione in corrispondenza dei punti di saldatura.

Atlas Copco offre un modello di applicazione sviluppato appositamente per la giunzione ibrida per risolvere queste sfide. Il cosiddetto cordone a punti è un'applicazione interrotta con intervalli di materiale definiti nelle aree di saldatura e che offre numerosi vantaggi:



  • Risparmio di materiale adesivo e riduzione dei costi
  • L'applicazione precisa evita la rilavorazione causata da fuoriuscite del materiale nei punti di saldatura
  • Nessun fumo tossico se utilizzato con la saldatura a punti; i sistemi di estrazione dell'aria non sono più necessari 
  • Meno adesivo significa meno peso, minori emissioni di CO2

Fino al 22% di risparmio sui materiali grazie a una soluzione con cordone a punti

Risparmio di materiale con il cordone a punti

Risparmio di materiale con il cordone a punti

I potenziali risparmi sui materiali sono enormi. Ad esempio, utilizzando il calcolo per un'applicazione tipica del pannello laterale con 54 punti di saldatura in corrispondenza dell'ingresso della portiera anteriore e 44 punti di saldatura in corrispondenza dell'ingresso della portiera posteriore per un totale di 98 punti di saldatura. Quando si applica un cordone continuo comune di 3 mm di diametro, il volume del materiale applicato è di 38 ccm in totale.

Quando si applica un cordone a punti con un intervallo di 12 mm, si risparmiano fino a 0,0848 ccm di materiale per punto di saldatura. Con 98 punti di saldatura si risparmiano 8,3 ccm per pannello laterale, vale a dire un risparmio del 22% sui materiali.

Risparmi potenziali con l'applicazione del cordone a punti

Esempio di calcolo  
Diametro del cordone 3 mm
Intervallo adesivo 12 mm
Risparmio di materiale per punto: 0,15 cm * 0,15 cm * 3,14 * 1,2 cm = 0,0848 ccm
Risparmio di materiale per pannello laterale (98 punti di saldatura): 98 * 0,0848 ccm = 8,3 ccm
Risparmio di materiale per carrozzeria: 2*8,3 ccm = 16,6 ccm
Risparmio di materiale al giorno (1000 carrozzerie):  16,6 ccm * 1,355 g/ccm = 22,5 kg 
Risparmio giornaliero sui costi: 22,5 kg * 14 €/kg = 315 € (solo pannelli laterali)
Risparmio annuo sui costi: 315 € * 225 = circa 70,875 € (solo pannelli laterali)

Sfide nel processo di applicazione del cordone a punti: velocità e flessibilità del robot

Relazione tra tempo di commutazione e velocità del robot nelle applicazioni con cordoni a punti

Relazione tra tempo di commutazione e velocità del robot nelle applicazioni con cordoni a punti

I vantaggi del cordone a punti nella giunzione ibrida sono eccezionali rispetto alle comuni applicazioni con cordone continuo. Tuttavia, il processo di applicazione pone notevoli sfide in termini di velocità del robot e flessibilità dell'applicazione. Le linee di produzione ad alto volume richiedono velocità del robot fino a 500 mm/s e oltre. Allo stesso tempo, le geometrie delle auto diventano più complesse. Le dimensioni del cordone e dell'intervanno devono essere liberamente definibili e devono essere applicate in modo preciso e affidabile alla parte della vettura. Tuttavia, i tempi di commutazione tra il robot, il controllo del sistema e l'applicatore ritardano la risposta dell'ago della valvola che apre e chiude l'ugello. È qui che i sistemi di applicazione comuni raggiungono i loro limiti.


Esempio: tempi di commutazione richiesti a una velocità del robot di 350 mm/s:



  • 34,2 ms con applicazione o distanza di 12 mm
  • 28,5 ms con applicazione o distanza di 10 mm
  • 22,8 ms con applicazione o distanza di 8 mm

Apprendimento tramite controllo del robot

In molti sistemi di erogazione industriali, il cordone a punti deve essere programmato tramite il controller del robot, immettendo manualmente la lunghezza del cordone e la lunghezza dell'intevallo. Il tempo di commutazione deve corrispondere alla velocità del robot, altrimenti la lunghezza del cordone e gli intervalli non sono equivalenti alla specifica in mm. Ciò richiede un impegno di programmazione elevato, con conseguente aumento dei costi.


Realizzazione tramite controllo del sistema

I moderni sistemi di erogazione di adesivi industriali della linea di prodotti SCA di Atlas Copco offrono un software speciale per le applicazioni con cordoni a punti. Le lunghezze del cordone e dell'intervallo possono essere immesse direttamente nel sistema di controllo dell'applicazione. Il controllo del robot avvia l'applicazione solo con il segnale di "applicatore aperto". Il controller attiva autonomamente la valvola in base alla lunghezza del cordone e dell'intervallo specificati e alla velocità del robot. Il feedback viene effettuato tramite un sensore di posizione ed è incluso nel calcolo. Il programmatore del robot deve solo controllare la velocità dell'applicazione, il segnale di avvio e il percorso del robot. Tutti gli altri segnali per l'applicatore vengono gestiti all'interno del controllo dell'applicazione.


Vantaggi della programmazione basata su software:



  • Determinazione automatica dei tempi di commutazione
  • Attivazione esatta della valvola dell'applicatore
  • Elevata flessibilità: è possibile eseguire fino a 128 sequenze (cordone e intervallo) in un unico programma
  • Basso sforzo di programmazione e basso rischio di errore dell'operatore

Esempio di caso: cordone a punti ad alta velocità

Applicatore di cordoni a punti pneumatici ad alta velocità per materiali riscaldati e non riscaldati.

Applicatore di cordoni a punti pneumatici ad alta velocità per materiali riscaldati e non riscaldati.

Un produttore di automobili asiatico ha deciso di combinare l'incollaggio ad alta resistenza con la saldatura a punti nel telaio interno, nel telaio del pianale, nel tunnel centrale, nel cruscotto e nel passaruota di una nuova piattaforma per auto. L'obiettivo era migliorare la rigidità, la resistenza agli urti e l'esperienza di guida complessiva. Le indagini interne hanno dimostrato che il comportamento di guida della vettura è migliorato notevolmente utilizzando fino a 50 metri di adesivo nel sottoscocca. Il cordone a punti si è dimostrato il modello di applicazione più adatto a questa sfida di giunzione poiché consente una distribuzione diffusa tra i punti di saldatura nel gruppo sottoscocca senza superare i 70 metri ottimali. Il requisito dell'OEM era una velocità del robot di almeno 500 mm/s, senza compromettere la qualità dell'applicazione e l'affidabilità del processo.

Per questo cliente, Atlas Copco ha sviluppato un applicatore speciale per garantire un processo affidabile ad alta velocità in base alle specifiche del cliente. La soluzione è un applicatore pneumatico con un cilindro a doppia azione e valvole dell'aria a commutazione estremamente rapida. Per accelerare la corsa dell'ago, Atlas Copco ha riprogettato e ampliato le aperture delle valvole. L'aria può fuoriuscire più rapidamente durante l'apertura e la chiusura dell'ugello. Oggi, l'OEM asiatico gestisce più di 100 sistemi Atlas Copco nella sua linea di produzione di carrozzerie e sta già collaborando con Atlas Copco per aumentare ulteriormente la velocità dei robot.

Riepilogo: perché investire in una soluzione di cordone a punti

Il cordone a punti è una soluzione efficace per i problemi nella giunzione ibrida, soprattutto se combinato con la saldatura a punti. Con un risparmio di materiale fino al 20%, è possibile ottenere un notevole risparmio sui costi, insieme a molti altri vantaggi che aumentano la produttività, la sicurezza e la qualità e riducono il costo totale di proprietà. Tuttavia, la velocità del robot può rappresentare una sfida nel processo di applicazione. Considerando gli elevati requisiti del settore, molti sistemi di erogazione comuni raggiungono i loro limiti. Atlas Copco ha sviluppato uno speciale applicatore ad alta velocità per fornire in modo affidabile velocità del robot di 500 mm/s e oltre. Allo stesso tempo, il software dedicato riduce le attività di programmazione.

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