Robot in carrozzeria: le soluzioni 3M e PaintGO

Negli impianti di verniciatura industriale, i robot sono da tempo protagonisti indiscussi delle operazioni di spruzzatura, garantendo precisione e uniformità nei processi di produzione. Ma il loro impiego si sta spingendo ben oltre, arrivando a svolgere operazioni che fino a poco tempo fa erano affidate esclusivamente alla perizia manuale di tecnici esperti. Nei prossimi paragrafi esploriamo come l’automazione sta rivoluzionando il settore automotive nelle fasi della finitura e della correzione dei difetti di verniciatura nelle linee produttive. Innovazioni che presto troveranno posto anche nelle officine di autoriparazione affiancando gli artigiani. Nei prossimi paragrafi vi raccontiamo due realtà che hanno contribuito alla diffusione dei robot nelle operazioni di lucidatura e verniciatura a beneficio dell’efficienza e della sostenibilità. Ecco le risposte di Marcus Pelletier, Global R&D director of systems development di 3M e di Cristian Marini, Responsabile commerciale PaintGo Italy che in due interviste esclusive hanno risposto alle nostre domande e ci hanno spiegato come i robot migliorano l’efficienza e la qualità, ma ridefiniscono anche il ruolo dell’operatore umano nell’autoriparazione. Questo approfondimento fa parte del più ampio 5° Aftermarket Report di SICURAUTO.it “Tech & Fintech, ricambi sostenibili e ricambio generazionale”. 

MARCUS PELLETIER, GLOBAL R&D DIRECTOR OF SYSTEMS DEVELOPMENT DI 3M

Quali sono le principali fasi di elaborazione e i compiti che il vostro robot può svolgere rispetto alle tradizionali tecniche di riparazione della carrozzeria?

“Il sistema 3M Finesse-it Robotic Paint Repair è specificamente progettato per gli impianti di produzione automobilistica OEM e non per le riparazioni di carrozzeria aftermarket. È in grado di rimuovere efficacemente i difetti tipici nel sistema di verniciatura, come sporco e fibre, che si trovano comunemente nello strato di trasparente, nel primer o nell’e-coat. Sebbene eccella nella gestione di difetti minori con alta precisione e costanza, problemi più gravi come colature, ammaccature o graffi che richiedono riparazioni più estese non rientrano nel suo ambito di applicazione. Il sistema garantisce un livello elevato di precisione e uniformità nella gestione dei difetti minori.”

Avete accordi commerciali con produttori di veicoli e grandi centri di riparazione auto oltre a General Motors?

“Abbiamo altri accordi commerciali, ma questi riguardano la produzione di veicoli piuttosto che la riparazione o la manutenzione delle flotte. I nostri accordi coprono una vasta gamma di veicoli, tra cui automobili, veicoli leggeri e motociclette, e stiamo esplorando applicazioni per veicoli di dimensioni maggiori come camion e autobus. Attualmente, il nostro focus rimane sulla produzione piuttosto che sulla riparazione e manutenzione.”

 Come viene gestita la calibrazione dei robot per adattarsi a diverse forme e dimensioni di auto?

“La calibrazione prevede un processo in più fasi che include l’uso di tunnel con telecamere e sistemi di visione per misurare con precisione la posizione del veicolo. I robot vengono quindi calibrati in base al veicolo prima di eseguire qualsiasi riparazione. Inoltre, utilizziamo file CAD forniti dal cliente per creare piani di riparazione dettagliati, adattati a ciascun difetto e tipo di vernice. Questo consente al sistema di adattarsi in modo efficace a diverse forme e dimensioni di auto.”

I vostri sistemi integrano intelligenza artificiale o telecamere HD per migliorare l’adattabilità, l’apprendimento delle operazioni e il controllo dello spazio di lavoro durante i processi in corso?

“Il nostro sistema integra intelligenza artificiale e telecamere HD per identificare e localizzare con precisione i difetti. L’IA aiuta nell’elaborazione dei dati per creare piani di riparazione, ma le soluzioni personalizzate per il tipo di vernice del cliente sono gestite dall’ingegnere applicativo 3M in collaborazione con l’ingegnere di processo del cliente. Questa combinazione garantisce un’alta precisione nell’identificazione dei difetti, consentendo al contempo all’esperienza umana di perfezionare il processo di riparazione. Il sistema è progettato per migliorarsi continuamente attraverso l’analisi dei dati e la supervisione umana.”

I robot possono garantire la stessa qualità o addirittura migliorare il lavoro di un operatore esperto?

“I robot garantiscono una qualità costante e spesso superano le prestazioni degli operatori umani in termini di produzione complessiva. Sebbene un operatore esperto possa eccellere in casi specifici, non può mantenere lo stesso livello di prestazione 24 ore su 24, 7 giorni su 7. I robot, invece, offrono risultati uniformi senza affaticarsi, garantendo una qualità superiore nel tempo. Inoltre, la scalabilità dei sistemi robotizzati permette di mantenere standard elevati su grandi volumi di produzione.”

Come prevenite il rischio di errori?

“Il nostro sistema non è progettato per gestire colature o verniciature non uniformi, ma può correggere efficacemente imperfezioni nella fase di lucidatura. Questo viene ottenuto attraverso un’attenta selezione dei materiali di consumo, come dischi abrasivi, polish e tamponi di lucidatura, adattati al sistema di verniciatura specifico. Conduciamo test e validazioni approfondite sia nei nostri stabilimenti che presso i siti dei clienti per garantire prestazioni ottimali. Inoltre, il sistema di visione è in grado di identificare difetti che i robot non possono riparare, consentendo così l’intervento correttivo da parte dello stabilimento.”

Qual è il tempo medio di lavorazione rispetto ai metodi manuali per il trattamento dell’intera carrozzeria di un’auto? Ci sono operazioni o zone dell’auto che oggi più complesse per un robot e più facili per un artigiano?

“Il tempo di lavorazione per i singoli difetti è simile ai metodi manuali, ma i robot offrono una performance più costante. Alcune aree, come geometrie complesse e i montanti delle portiere, restano difficili per i robot a causa delle limitazioni di accessibilità e dei sistemi di visione. Sebbene i robot possano impiegare più tempo per operazioni come il cambio dei dischi abrasivi, compensano con un’efficienza operativa complessiva. Nel complesso, i robot rappresentano un equilibrio tra alta qualità ed efficienza.”

È possibile ottimizzare il consumo di materiali come abrasivi, vernici e polish con i vostri robot, migliorando così la sostenibilità ambientale dell’intero processo? Avete effettuato delle stime in merito?

“I robot possono ottimizzare il consumo dei materiali sostituendo i dischi abrasivi al momento ottimale, a differenza dei metodi manuali in cui gli operatori possono sprecarli. Questa ottimizzazione aiuta a ridurre gli sprechi. Sebbene non abbiamo effettuato stime specifiche, il potenziale di risparmio sui materiali è reale. La costanza delle prestazioni dei robot garantisce un utilizzo efficiente dei materiali, contribuendo a rendere il processo più sostenibile.”

I vostri robot sono adatti per carrozzerie di piccole e medie dimensioni o solo per grandi impianti industriali?

“Attualmente, le nostre soluzioni robotizzate sono progettate per grandi impianti industriali, ma abbiamo considerato applicazioni per carrozzerie più piccole. Il nostro programma è focalizzato su ambienti di produzione ad alto volume, dove l’automazione può offrire i maggiori benefici. Tuttavia, riconosciamo il potenziale di espansione verso officine più piccole in futuro. Il nostro obiettivo è rendere le soluzioni robotizzate avanzate accessibili a una gamma più ampia di utenti.”

Qual è il livello di investimento richiesto per un’azienda che desidera integrare le vostre soluzioni robotizzate?

“L’investimento richiesto varia in base a diversi fattori, tra cui le esigenze di produzione, il numero di robot necessari e il tipo di vernice utilizzata. Maggiore è la richiesta di produttività, maggiore sarà il numero di robot e lo spazio necessario, aumentando così l’investimento. Anche il tipo di vernice e il suo tempo di asciugatura influenzano il numero di robot richiesti. Solitamente, le configurazioni prevedono otto robot per le applicazioni su linea mobile o quattro per le stazioni di fermo, ma il numero esatto dipende dalle specifiche esigenze dell’officina.”

Una volta completata l’installazione, fornite anche una formazione specifica per il personale sull’uso dei vostri sistemi?

“Forniamo un’ampia formazione e supporto in loco durante e dopo l’installazione per garantire che il personale acquisisca le competenze necessarie per utilizzare la nuova tecnologia. Questo include lo sviluppo di piani formativi e materiali per migliorare le competenze dei team. Offriamo inoltre un supporto continuo per risolvere eventuali problemi. Il nostro obiettivo è permettere ai clienti di sfruttare appieno le potenzialità dei nostri sistemi robotizzati.”

Quali sono i requisiti di manutenzione ordinaria e straordinaria di questi robot? Richiedono interventi dopo un certo numero di ore di funzionamento?

“I requisiti di manutenzione dipendono dal produttore del robot, ma i nostri strumenti montati a fine braccio potrebbero necessitare di calibrazioni e riparazioni occasionali. Forniamo linee guida per la pulizia e la manutenzione degli ugelli di erogazione del polish per garantire prestazioni costanti. La manutenzione straordinaria può essere necessaria in caso di danni significativi, come un impatto, ma i nostri strumenti sono progettati per essere facilmente riparabili. La manutenzione regolare aiuta a prolungare la vita utile dell’attrezzatura e a mantenere prestazioni ottimali.”

Quali sviluppi futuri prevedete per la robotica applicata al settore della riparazione auto?

“Prevediamo di ampliare le applicazioni robotizzate ad altre aree della riparazione automobilistica e ad altri settori. Gli sviluppi futuri nel settore automobilistico potrebbero includere l’applicazione di nastri adesivi, pellicole di mascheratura e altre operazioni di riparazione. Stiamo inoltre esplorando applicazioni al di fuori dell’industria automobilistica, come nei settori nautico, aeronautico, della lavorazione dei metalli e industriale in generale. Il nostro obiettivo è innovare continuamente ed espandere le capacità dei nostri sistemi robotizzati.”

Pensate che in futuro il lavoro umano sarà completamente sostituito o ci sarà una collaborazione tra uomo e macchina?

“Ci sarà sempre una collaborazione tra uomo e macchina. Sebbene alcuni ruoli lavorativi possano cambiare, le persone saranno comunque necessarie per la programmazione, la gestione e la manutenzione delle macchine. Il lavoro che stiamo automatizzando è spesso polveroso, sporco e ergonomicamente impegnativo, rendendolo ideale per i robot. Tuttavia, la capacità di adattamento e le abilità decisionali delle persone sono insostituibili, e ci aspettiamo che il lavoro umano rimanga essenziale.”

Avete già in programma nuove funzionalità o miglioramenti ai prodotti per i prossimi anni?

“Abbiamo un programma di sviluppo attivo con una roadmap per nuove funzionalità e applicazioni. Miriamo ad ampliare la nostra offerta nel settore automobilistico ed esplorare altre industrie. L’innovazione continua è fondamentale per la nostra strategia, e siamo impegnati a migliorare i nostri prodotti per soddisfare le esigenze in evoluzione dei clienti. Il futuro degli abrasivi robotizzati è promettente e siamo entusiasti di essere all’avanguardia in questo settore.”

CRISTIAN MARINI, RESPONSABILE COMMERCIALE PAINTGO ITALY

Quali sono le principali applicazioni, fasi di lavorazione e processi che i robot PaintGO possono effettuare al posto dell’artigiano nelle tecniche tradizionali di riparazione dalla carteggiatura e preparazione, fino alla lucidatura finale?

“Per il momento solo verniciatura, applicazione di fondo base e trasparente. Il tutto a ‘mano unica’ accelerando i tempi di lavorazione e riducendo l’utilizzo dei materiali.”

Come viene gestita la calibrazione dei robot per adattarsi alle diverse forme e dimensioni delle auto?

“Un raggio laser rileva la sagoma del veicolo e rielabora, grazie all’IA, il grafico 3D che utilizza poi per la lavorazione. Mentre per quanto riguarda il posizionamento e il movimento, il Robot sa dove si trova grazie a 36 sensori posizionati sulla rotaia.”

E’ corretto pensare che i robot possano garantire la stessa qualità o addirittura migliorare rispetto a un operatore esperto?

“Utilizzando meno materiale, sempre mantenendo gli spessori minimi richiesti da primo impianto Casa auto, la qualità finale risulta superiore in brillantezza. Muovendosi poi in maniera ‘elegante e pulita’ all’interno dell’impianto di verniciatura, il risultato finale evidenzia meno difetti di verniciatura, quali ‘sporchini’ e colature.”

Come si evita il rischio di errori o difetti (es. colature, difetti di lucidatura, disomogeneità nella verniciatura)?

“Il robot è più preciso e pulito. Impostati i parametri, la qualità ottenuta dalla lavorazione viene standardizzata a quella richiesta dall’utilizzatore del Robot.”

Quali sono i tempi medi di lavorazione rispetto al metodo manuale per trattare l’intera carrozzeria di un’auto? Ci sono operazioni o zone dell’auto che oggi più complesse per un robot e più facili per un artigiano?

“Utilizzando la mano unica, simili tra umano e robot: in media 2 minuti e 20 secondi per pannello. Le operazioni che ad oggi il robot non riesce a riprodurre rispetto all’operatore umano sono l’interno dell’auto, le calotte e lo spot repair.”

È possibile ottimizzare il consumo di materiali come abrasivi, vernici e lucidanti con l’uso dei vostri robot e quindi migliorare la sostenibilità ambientale dell’intero processo? Avete fatto delle stime?

“Lavorando, per ora, solo in verniciatura il risparmio è sulla vernice di circa un 30% nel ciclo completo. Anche se il robot effettua ‘una mano’, in questa applichiamo più prodotto per restare negli standard degli spessori necessari secondo indicazioni tecniche della Casa auto.”

I vostri robot sono adatti anche a piccole e medie carrozzerie, oppure solo a grandi impianti industriali?

“Assolutamente si. Non è una questione di dimensioni ma di mentalità e di rivedere i processi, renderli realmente 4.0, non solo in ottica contributi. Pensare al futuro con efficienza.”

Qual è il livello di investimento richiesto a un’officina IAM che vuole integrare le vostre soluzioni robotizzate?

“Indicativamente 100.000 euro, ma poi ogni struttura va valutata secondo necessità specifiche, sia in fase di installazione che di formazione e addestramento in fase di Start Up.”

Una volta effettuata l’installazione è prevista anche una formazione specifica del personale di officina per l’uso dei vostri sistemi?

“Certo, è fondamentale per poter sfruttare al meglio il Robot. Ho affiancato per molto tempo i miei 4 tecnici interni ai tecnici di Onew, azienda produttrice di PaintGo. L’abbiamo installato presso il nostro centro tecnico e abbiamo poi adattato il Robot tramite i parametri alle nostre necessità di portare efficienza ed evoluzione vera in carrozzeria.”

Quali sono le necessità di manutenzione ordinaria e straordinaria dei vostri robot? Fanno anche loro il tagliando ogni tot ore di funzionamento?

I ricambi veramente molto economici – si va da 20 a 40 euro – più soggetti a manutenzione ordinaria sono i sensori della rotaia e le ruote su cui si muove il robot. C’è comunque la possibilità (oltre alla garanzia del primo anno) di adattare alle singole esigenze dei pacchetti di manutenzione e un’assicurazione kasko all risks.”

Pensate che in futuro la manodopera umana sarà completamente sostituita o ci sarà una collaborazione uomo-macchina?

“Assolutamente no, la manodopera umana si dedicherà a mansioni più strategiche e a più alta marginalità lasciando spazio ai Robot per le operazioni più semplici e ripetitive. Sarà una cooperazione non una sostituzione. È un po’ come l’introduzione dei bancomat: non hanno eliminato i cassieri, ma ne hanno ridefinito i ruoli in ambito strategico per le banche, vedi parte assicurativa e finanziaria integrata con dei veri specialisti dedicati”.