XS: il verticale compatto per profili estrusi in alluminio

Sono trascorsi ormai oltre 50 anni da quando in Italia comparvero, prevalentemente presso terzisti, i primi impianti di applicazione vernici liquide su profili estrusi di alluminio. Con l’avvento delle polveri, anche gli estrusori installarono i primi impianti “orizzontali”, cosiddetti per via della posizione delle barre in lavorazione. Risultò subito evidente che, al di sopra di un certo livello di produzione, gli impianti orizzontali non erano i più convenienti se confrontati con altri, già abbondantemente
diffusi in USA, con barre poste verticalmente. Negli Stai Uniti, però, si usavano solo vernici liquide. Le richieste ambientali italiane ed europee in genere consigliavano l’uso di prodotti esenti solventi e Trasmetal si propose, nei lontani anni ’80, per la costruzione di impianti in verticale con vernici in polvere, dove, grazie soprattutto alla sua apparecchiatura “Disco OFB”, è diventata uno dei leader di mercato. Erano gli anni d’oro per questa tipologia di installazioni ed erano richiesti alti volumi e pochi cambi colore. Dagli albori ad oggi sono però cambiate le esigenze di mercato e si avverte sempre più la necessità di dare un esasperato servizio “just in time”.

Per contro anche a livello tecnico ci sono ora novità migliorative come, per esempio:

• cicli di pretrattamento più semplici ed ecologici
• sono migliorate le varietà e le caratteristiche applicative delle polveri
• sono sostanzialmente variate le qualità dei dischi OFB ormai in versione programmabile on-line
• sono migliorate le prestazioni di tutte le apparecchiature ed in particolare le nuove cabine di verniciatura, sia con pistole, sia con dischi OFB, hanno tempi di pulizia molto più rapidi.

Rimane però il problema del cosiddetto impianto di servizio, un impianto cioè per una produzione limitata che non gravi troppo sui costi di esercizio e di ammortamento. In molti casi, per quel che riguarda la verniciatura vera e propria, la cosa si risolve con i cosiddetti “compatti” orizzontali a catene parallele, utili per verniciature a bassa produzione (100÷300 barre/h). A questo tipo di impianti di verniciatura bisogna però ancora obbligatoriamente aggiungere il pretrattamento superficiale, fatto normalmente fuori linea sia per questioni tecniche sia per questioni prettamente di investimento economico. In questa soluzione evidentemente rimangono ancora alcuni punti da migliorare, in modo particolare relativamente all’impiego di mano d’opera.

Una possibile alternativa per risolvere questo problema è stata ultimamente studiata ed è rappresentata da un impianto dotato di un pretrattamento “traslante”, (brevetto Trasmetal), che somma la semplicità del compatto ad un innovativo sistema di pretrattamento in linea, dei pezzi già caricati su bilancella, senza cioè necessità di scarichi intermedi.

Tutto questo è stato a suo tempo attentamente vagliato da Trasmetal che ha trovato una soluzione con l’impianto a sviluppo verticale modello XS, caratterizzato da un minimo ingombro di layout.

Diamo qui di seguito qualche notizia in merito.

 Come sempre, la nascita di un sistema nuovo, per risultare efficace, poneva e pone delle nuove riflessioni. Per operare con efficacia era necessario valutare i diversi parametri che influenzavano una scelta; cerchiamo qui di riassumerne alcuni.

1 – COMPATIBILITÀ TECNICA

Naturalmente, la prima cosa valutata, ed ancor oggi valida, è stata la compatibilità tecnica fra prodotto e sistema. Nel caso specifico la verifica consisteva nell’osservanza delle Norme Qualicoat.

2 – SITUAZIONE LOCALE

La situazione di fabbrica è sempre determinante per la scelta, come pure la disponibilità di fonti energetiche a basso costo (recupero calore da postcombustori o da altri utilizzi sotto impiegati) o problemi di layout.

3 – TIPO DI PRODOTTO

Il prodotto da rivestire è, naturalmente, la cosa principale da esaminare. Ci si riallaccia al punto 1 (Compatibilità) e si amplia l’indagine a tutti gli effetti diretti ed indiretti della scelta.

4 – VOLUME DI PRODUZIONE

Questo fattore è importante, insieme alla disponibilità di spazio per poter effettuare una scelta economica ponderata.

5 – RAPPORTO COSTI/ BENEFICI

Siamo infine arrivati al fattore che assomma tutte le valutazioni dei precedenti. In pratica, stabilito che un determinato sistema è consono alle necessità del cliente, occorre anche inoltrarsi nelle valutazioni economiche di gestione. Si richiede quindi, fra i vari parametri possibili, di controllare i seguenti aspetti:

I PRODOTTI DA VERNICIARE

Gli impianti verticali classici possono trattare eccellentemente i profili estrusi ma non le lamiere che ai profili potrebbero essere accoppiate. Risulta conveniente quindi che, senza diminuire i vantaggi di ridotta mano d’opera e gestione di un verticale, si possano verniciare anche le lamiere eliminando così anche le possibili variazioni di tonalità che, pur usando le stesse polveri, possono sorgere da impianti con diversi sistemi di applicazione e diversi forni.

GLI SPAZI IMPEGNATI

Gli spazi sono sempre importanti ed il layout dell’installazione deve ingombrare il meno possibile. Lo spazio va comunque risparmiato visto il costo che ne consegue.

IL COSTO DI ACQUISTO

Chiaramente può variare di moltissimo fra una soluzione e l’altra e può avere un peso con conseguente ricaduta a livello di diversa incidenza degli ammortamenti sui costi di produzione.

IL COSTO DI GESTIONE

La valutazione dei consumi energetici, dei problemi ecologici, dei problemi manutentivi e dei relativi costi è in stretta correlazione e confronto con il costo di acquisto.

IL COSTO DI PRODUZIONE

È il parametro che comprende tutti quelli fino ad ora esaminati e che, in definitiva, stabilisce l’opportunità di una scelta.

Ogni fabbrica ha, naturalmente, un proprio metodo di calcolo, ma la somma dei valori potrà, infine, dare un’indicazione asettica che sarà di aiuto per una scelta ponderata.

Come molte volte succede le esigenze del cliente e le idee dell’Impiantista si sposano ed insieme creano le innovazioni sulle tecnologie conosciute. Alcuni anni fa, agli albori del 2010, una attenta valutazione dei vari parametri con l’utilizzatore finale, la Nobento di Alghero, un importante serramentista sardo, ha portato alla nascita dell’XS (brevettato nel 2009) con cabina Minitower (brevettata nel 2010). Sono stati affrontati e risolti i seguenti problemi:

• progettare un impianto a flusso teso a servizio della produzione di infissi in alluminio
  
• minimizzare i polmoni intermedi
  
• ottimizzare la produzione ed i cambi tinta secondo commessa del cliente
  
• verniciare sullo stesso impianto sia i profili che le lamiere
  
• contenere gli ingombri dell’impianto
  
• progettare un impianto ecologicamente valido dal punto di vista emissioni e scarichi
• soprattutto limitare al minimo possibile la necessità di mano d’opera.

In particolare lo studio delle aree a disposizione, la necessità di limitare il tempo di attraversamento impianto pur rispettando in modo corretto i tempi di trattamento nelle varie fasi hanno portato ad una pianta quadrata di dimensioni molto limitate.

LA LINEA XS IN NOBENTO

La linea è fondamentalmente a flusso teso a servizio della produzione “just in time” dei serramenti, studiata per il massimo contenimento dei consumi e degli spazi impiegati. L’impianto è dimensionato sia per la verniciatura di profili lunghi fino 3,5 m, sia di lamiere con dimensioni massime di 1,5 x 3,5 metri.

La scelta di limitare a 3,5 metri la lunghezza dei pezzi trattati ha determinato due grandi vantaggi pratici:

1. Consente di ridurre al minimo il personale addetto alla produzione
2. Minimizza gli sfridi di profilo verniciato. Infatti il programma di produzione definisce il profilo da verniciare (detto profilo madre) come somma dei segmenti delle finestre da realizzare di volta in volta, considerando i soli sfridi di intestazione e taglio a misura. In tal modo il serramentista non avrà mai più spezzoni verniciati di profilo che rimangono a magazzino.
   

CICLO TECNOLOGICO IMPIANTO

Il ciclo dei trattamenti e della verniciatura, pur nelle ridotte dimensioni impiantistiche, è quello classico degli impianti profili estrusi di alluminio e può dare al pezzo in lavorazione le stesse caratteristiche di resistenza, così come richiesto da Qualicoat.

CARICO E SCARICO PROFILI

Una sola persona è necessaria alle operazioni di foratura, aggancio profili e scarico degli stessi dopo verniciatura. I profili sono poi posizionati verticalmente in appositi carrelli per essere avviati al montaggio oppure alla sublimazione per quelli che necessitano di una finitura finto legno.

IL TUNNEL DI PRETRATTAMENTO

Il tunnel di pretrattamento è studiato per raggiungere uniformemente tutte le superfici dei profili in lavorazione con le soluzioni chimiche necessarie alla preparazione dell’alluminio. Il ciclo previsto è quanto di più prestazionale per ottenere le migliori garanzie di resistenza dei manufatti verniciati. La forma del tunnel è particolarmente studiata per ottenere il minimo ingombro planimetrico, pur conservando un’ottima facilità d’accesso e di manutenzione. Nel caso specifico il tunnel assume una forma a doppia corsia, con accessibilità alle apparecchiature su un lato, mentre il lato opposto è completamente libero e lo spazio circostante è utilizzabile per altre lavorazioni o per accostarsi ad altre apparecchiature e pareti. Il tunnel di pretrattamento è realizzato, per le parti a contatto con i liquidi, interamente in acciaio inossidabile AISI 316L.

L’isolamento termico delle vasche a caldo è effettuato con lana di roccia. Il ciclo e i tempi utilizzati sono di assoluta sicurezza in modo da ottenere le massime garanzie di resistenza sul manufatto verniciato. Il susseguirsi dei lavaggi è studiato in modo da ridurre in modo sostanzioso la necessità di acqua a scarico continuo. Il tunnel è dotato di tutti i più moderni accorgimenti per la gestione e per la preservazione ambientale. Parte integrante del tunnel è l’impianto di produzione acqua demineralizzata che permette di utilizzare l’impianto con un quantitativo di scarichi molto limitato.

L’impianto comprende una unità di demineralizzazione e riciclo a doppia catena per 6 m³/h max. di acque, composta da quattro colonne scambiatrici di ioni in esecuzione antiacida (cationica ed anionica), complete di stazione di rigenerazione automatica e cariche di resina scambiatrice di cationi, fortemente acida e di resina scambiatrice di anioni, debolmente basica, nonché valvole di circuito ed accessori. Il demineralizzatore è previsto a bassa produzione di eluati. La gestione è completamente automatizzata. Con gli opportuni accorgimenti si ottiene praticamente un impianto a scarico zero con la sola necessità di allontanare periodicamente i concentrati.

FORNO DI ASCIUGAMENTO

Dopo il pretrattamento è posta una camera di asciugatura. Utilizzando una tecnica ormai standard creata da Trasmetal per ottimizzare il risparmio energetico, il forno di asciugatura fa corpo unico con il forno di cottura e ne sfrutta anche quelle minime dispersioni che altrimenti si perderebbero nell’ambiente.

CABINA DI VERNICIATURA MINI TOWER

La cabina è praticamente il cuore dell’impianto ed è studiata oltre che per il suo compito specifico di conferire al materiale un rivestimento di polvere ottimale, anche per poter avere una gestione ottimizzata al massimo e senza interventi manuali. L’aspetto più importante, trattandosi di un impianto che lavora a commessa, è il tempo necessario per il cambio colore. La realizzazione della Mini Tower ha ridotto al minimo tale tempo, tanto da risultare inferiore a quello richiesto dalla pulizia del Powder Center. Le pareti della cabina sono realizzate in materiale plastico e sul fondo è posto un tappeto che raccoglie l’overspray della polvere spruzzata che è catturato e recuperato tramite un ciclone ad alta efficienza per essere poi riutilizzato. Il sistema di aspirazione tramite opportuni comandi automatici è utilizzato in fase di pulizia cabina per recuperare anche tutta la polvere contenuta nelle pistole e nei tubi polvere.

Parte integrante della cabina sono le pistole elettrostatiche automatiche di primaria marca, complete di moduli di comando elettrico e pneumatico ed il powder center, necessario per ottimizzazione tempi di cambio colore. Le pistole in posizione sovrapposta ad un passo adeguato alla verniciatura hanno un moto alternato verticale tramite due reciprocatori. Questi ultimi hanno la peculiarità di poter accumulare le pistole in fase di pulizia cabina. Le pistole possono così essere introdotte in un canale fortemente ventilato, collegato al ciclone della cabina ed effettuare qui lo svuotamento delle tubazioni contenenti le polveri del colore precedentemente utilizzato. Questo particolare accorgimento realizzato da Trasmetal, permette, con indubbi vantaggi ambientali, di recuperare in una zona circoscritta tutta la polvere contenuta nelle pistole e nelle relative tubazioni di collegamento. Come ben evidenziato dalle immagini la cabina è estremamente compatta e questo, oltre a far risparmiare spazio in reparto, consente vantaggiosamente di risparmiare tempo nei momenti di pulizia per cambio colore. Inoltre, per gestire i vuoti di catena, è presente un gruppo di fotocellule che, collegate al PLC di gestione, sovrintende alla interruzione della erogazione polvere in base alla lunghezza dei pezzi. È da notare che cabina di cui sopra è il modello Mini, adatta cioè alla verniciatura di profili già tagliati perché questo era la richiesta della Nobento, ma sullo stesso principio di funzionamento, esiste anche la versione “Tower” che viene utilizzata per barre fino a 7, 5 m. di lunghezza. Anche quest’ultima può verniciare lamiere.

FORNO DI PREPOLIMERIZZAZIONE A PANNELLI RADIANTI

Questo forno ha la funzione di fissare la polvere sui profili prima di entrare nel forno di polimerizzazione. Il forno IR non è indispensabile vista la ottimale adesione delle poveri al profilo, ma può essere utile in caso di frequenti cambi colore e costituisce infine una garanzia di pulizia del forno finale.

GRUPPO FORNI PER ASCIUGAMENTO E POLIMERIZZAZIONE POLVERI

Il gruppo in questione raggruppa in un unico corpo di minimo ingombro e con limitatissime dispersioni termiche i due forni necessari al funzionamento dell’impianto.In particolare, i due forni, pur rimanendo fra loro indipendenti, hanno delle pareti in comune e, grazie a questo, il forno d’asciugatura, che funziona a temperatura fra 70 e 80°C, è portato a regime tramite le dispersioni termiche del forno di polimerizzazione la cui temperatura è più elevata. In questo modo, con un solo generatore di calore, è possibile il riscaldamento di entrambi con consumi ridottissimi. Il forno è dotato di un sistema di distribuzione aria che permette di ottenere un grafico delle temperature praticamente rettilineo e questo può rivelarsi importante per ottenere una brillantezza costante.

Il forno è realizzato con una struttura in carpenteria di lamiera zincata piegata ed irrigidita da appositi piegati modulari. L’isolamento è realizzato con un primo strato di lana di roccia spessore di 100 mm. e da un ulteriore rivestimento da 50 mm. intervallato da una camera d’aria di compensazione. L’esterno è così ad una temperatura parete molto vicina alla temperatura ambiente. Per il riscaldamento dei due forni è utilizzato un unico scambiatore indiretto completo di apposito bruciatore. Lo scambiatore è posizionato fra le due camere di lavoro, evitando così ogni dispersione verso l’esterno. Lo studiato riciclo di aria all’interno della camera garantisce una necessaria uniformità della temperatura, gestita da apposite apparecchiature. Per limitare al massimo le perdite d’aria calda dalle bocche d’ingresso ed uscita dei forni sono previste delle cortine d’aria equipaggiate da ventilatori centrifughi.

TRASPORTATORE MECCANICO

Per la movimentazione dei materiali nell’intero impianto, viene previsto un anello di trasportatore aereo monorotaia munito di ganci e barrette d’appensione profili. Lo studio del percorso è ottimizzato per poter avere le funzioni di carico nel modo più ergonomico possibile per poter utilizzare al meglio le forze lavoro: una sola persona si occupa delle operazioni di carico e scarico.

QUADRO DI COMANDO E CONTROLLO CON P.L.C.

Se la cabina è il cuore, questo è il cervello dell’impianto e da qui si comandano tutti gli organi di funzionamento e se ne effettua il controllo. Comprende oltre alle necessarie apparecchiature elettromeccaniche la gestione logica di funzionamento tramite controllore logico programmabile (P.L.C.) su rack componibile modulare, con interfaccia uomo/macchina e pannello operatore/visualizzatore di stato di funzionamento ed anomalie. È inoltre previsto un quadro di controllo da remoto provvisto di visualizzatore da posizionarsi in zona operatore con lo scopo di indicare tempi ed operazioni di controllo e di gestione dell’impianto.

PERSONALE DI PRODUZIONE

La cosa rilevante dell’intera installazione è che il personale necessario sulla linea è unicamente di due operatori che, fra l’altro, possono anche occuparsi anche dell’impianto di sublimazione.

IMPIANTO PER DECORAZIONE A MEZZO SUBLIMAZIONE

Chiaramente a Nobento non poteva bastare, per servire la propria clientela, il solo impianto di verniciatura ma bisognava anche produrre profili e lamiere con “effetto legno”, esigenza risolta con l’installazione di un impianto di sublimazione di nuova concezione. Nuova nel senso che, contrariamente al passato, è stato più che raddoppiato il tempo di permanenza in forno con il risultato di ottenere una buona uniformità di colore, anche con cariche di lavoro non uniformi per peso e dimensioni, ovvero con profili grandi o piccoli oppure ancora con lamiere.

Tutto questo, unitamente ad un innovativo sistema per la formazione del vuoto all’interno delle buste del film di sublimazione, ha permesso di realizzare un impianto che ha i seguenti vantaggi:

• riduzione del personale impiegato;
  
• aumento della produttività;
  
• perfetta uniformità delle finiture su tutti i profili, grandi o piccoli che essi siano;
  
• nessuna modifica dei parametri di lavoro (tempo/ temperatura) quando si passa da profili piccoli a profili grandi e viceversa.

Per eseguire la lavorazione si procede con una operazione di taglio del film, mediante l’apposita segatrice, dalla bobina di film alla larghezza voluta. L’imbustatrice stende il film di sublimazione sul tavolo di lavoro e gli operatori lo tagliano alla lunghezza richiesta e vi appoggiano sopra il profilo alle cui estremità avevano precedentemente applicato un nastro di protezione per evitare la rottura del film di sublimazione e danno il comando di saldatura.

Un carrellino, su cui è montato il sonotrodo della saldatrice ad ultrasuoni, corre lungo tutto il film saldandolo in modo da formare un involucro tubolare, aperto alle due estremità, all’interno del quale si viene a trovare il profilo stesso. Il profilo imbustato è posto in un carrello di servizio e, a carrello pieno, ci si avvia al forno e, prima di entrare in cottura, si collegano le estremità delle varie buste alle prese di aspirazione con cui viene estratta l’aria. Una volta caricati i profili sui telai, i materiali entrano nel forno dove restano per il tempo prestabilito (14-15 minuti).

Al termine di questo intervallo, tempo in cui tutti i profili (grandi e piccoli) hanno raggiunto la temperatura di sublimazione, il telaio viene automaticamente espulso dal forno e resta parcheggiato in una zona intermedia tra il forno e la zona di carico/scarico, così da non disturbare gli operatori che stanno caricando o scaricando uno degli altri due telai; le buste vengono gonfiate sia per staccare il film dai profili sia per raffreddare i profili stessi.

Naturalmente, mentre un telaio entra, rimane nel forno, e ne esce, gli operatori scaricano e ricaricano uno degli altri telai. Insieme alla macchina di sublimazione profili è prevista una macchina indipendente, a tavola calda, studiata appositamente per la decorazione delle lamiere.

Azienda altamente specializzata, fiore all’occhiello del made in Italy, la Nobento, si è affermata in pochi anni nell’industria del serramento stagliandosi nello skyline dei leader di settore. Dinamica, innovativa e altamente tecnologica, ha fatto dell’eccellenza di progettazione, della lean production, del design e della qualità di prodotto la propria ispirazione. Unica in Italia per automazione, ricerca e sviluppo, certificata UNI EN ISO 9001:2015, i suoi infissi sono tutti marcati CE. Simbolo di Industria 4.0, ha saputo anticipare l’applicazione dell’automazione intelligente, che delega alle macchine operazioni alienanti, riservando all’uomo più alte competenze di monitoraggio, creatività e progettazione. Internet of Things, Cloud Manufacturing, Advanced Automation, solo alcune delle caratteristiche di Nobento: un modello agile ed interconnesso, capace di traslare le proprie operatività dal piano fisico a quello virtuale, agevolando ed ottimizzando il processo produttivo. Crescita e cambiamento sono i must di Nobento. Il digital workplace vive di professionisti specializzati al servizio del cliente, dotati di problem solving, pensiero critico e grande spirito di collaborazione.