Verniciatura 4.0 di pezzi polimerici

A partire dai primi numeri di Verniciatura Industriale, i processi di pretrattamento e verniciatura dei materiali plastici sono stati al centro dell’attenzione della nostra rivista.

A fine anni 60, infatti, si moltiplicano gli sforzi per utilizzare il polipropilene – un materiale eccezionale per prestazioni e costi sviluppato da un ricercatore italiano del Politecnico di Milano, G. Natta, conosciuto con il marchio Moplen, utilizzato per la produzione di semplici contenitori e attrezzi d’uso casalingo – anche per applicazioni a maggior valore aggiunto, con caratteristiche estetiche superiori. I primi esempi d’uso di polipropilene (PP) con finalità estetiche sono prodotti da Star (importante azienda dell’alimentare italiano), per l’imballaggio del caffé “Suerte”.

Danilo O. Malavolti, il nostro direttore, mette a punto il ciclo, che prevede un pretrattamento di fiammatura, seguito dalla decorazione del contenitore a mezzo inchiostri serigrafici. Negli stessi anni, Luciano Pistritto, responsabile del laboratorio materiali di Alfa Romeo, studia la verniciatura dei paraurti in materiale polimerico, che stanno sostituendo quelli metallici – sino ad allora uno standard per l’industria automobilistica – sui modelli base.

Nascono così i primi paraurti o “fascioni” in plastica verniciata, adatti all’uso anche su auto di classe superiore. Il grande interesse per il miglioramento della qualità della verniciatura di materiali polimerici, in particolare quelli più difficili da verniciare, come il PP e il polietilene (PE), spinge Danilo O. Malavolti, ormai a tempo pieno direttore della rivista e impegnato nell’organizzare il settore della verniciatura industriale, a coordinare gli sforzi dei tecnologi dell’industria manifatturiera e dei produttori di vernici e sistemi di pretrattamento e verniciatura costituendo il raggruppamento per la verniciatura delle materie plastiche, Vemp.

A breve termine nasce un periodico allegato a Verniciatura Industriale, “VFP, Verniciatura e Finitura dei Plastici”, specificamente dedicato alla diffusione delle informazioni e dei risultati dei gruppi di lavoro del Vemp, che vede impegnati, oltre ai tecnologi e designer del mondo auto, quelli dell’elettrodomestico bianco e bruno, della moto (in quegli anni prima Cagiva e poi Aprilia lanciano modelli di moto sportive all’avanguardia nel mondo, grazie al largo impiego di carenature di disegno futuristico ultrasportivo, consentito dalla libertà di forme permesse dai materiali polimerici, in particolare dal PP, pretrattato – fiammato oppure trattato con sistemi UV – e verniciato), dei caschi ed accessori per auto e moto, dell’occhialeria, della calzatura, dei mobili da esterno e interno, della serramentistica di PVC. Alla fine degli anni 90 l’esperienza del Vemp confluisce in Anver, i cicli si sono consolidati, e il mercato dei plastici verniciati largamente utilizzati nel mondo dei trasporti, auto a fare da capofila. Qualche azienda della verniciatura dei plastici del Vemp insiste e si specializza, e prosegue nello sviluppo tecnologico di un settore che si è trasformato in una nicchia ad alto contenuto tecnico e tecnologico.

PROTAGONISTI NEL CAMPO DELLA VERNICIATURA DEI PLASTICI

VarnishTech è una conosciuta azienda di progettazione e installazione di impianti di verniciatura, con una specializzazione nelle soluzioni per la verniciatura dei plastici di alte prestazioni e speciali, appositamente sviluppate per ottenere superfici di “classe A” per l’industria automobilistica. Gli impianti di verniciatura di VarnishTech permettono di verniciare, per esempio, paraurti di auto molto richieste dai mercati internazionali, come la Fiat 500, e modelli di lusso, come le serie speciali Ferrari e Mercedes; di applicare prodotti antinebbia sui fanali anteriori e posteriori di un gran numero di auto prodotte internazionalmente; di verniciare componenti estetici polimerici per interni ed esterni auto, per componenti dell’industria del grande e piccolo elettrodomestico, complementi d’arredo e mobili di alto valore progettuale.

FLESSIBILITA’ D’USO, EFFICIENZA E ALTA QUALITA’ PRODOTTA

La sua offerta tecnologica è flessibile, perché conosce le esigenze tipiche di una verniciatura per conto terzi:

L’impianto deve:

• poter essere riconfigurato velocemente per verniciare pezzi di forme, dimensioni, richieste qualitative (cicli) assai diversi tra di loro;
• permettere, per cicli applicati differenti – dalla mano unica ai cicli più complessi per esterni auto – il suo uso ottimale in ciascuna condizione;
• poter trattare supporti polimerici anche molto differenti tra di loro (termoplastici, polari e apolari; termoindurenti, rinforzati o meno con fibre di diversa natura);
• poter lavorare a pieno ritmo senza soste, per assorbire i picchi di produzione, e continuare a lavorare in configurazione parziale, mantenendosi efficiente quando invece si riducono i volumi di produzione o quando sue parti sono in fase di manutenzione ordinaria o straordinaria;
• occupare spazi ridotti, perché lo spazio costa e perché i grandi volumi d’aria sono più difficili da mantenere sotto stretto controllo, e la loro gestione è più costosa;
• richiedere l’impiego di pochi e qualificati addetti alla loro gestione, che devono avere il tempo di focalizzarsi sul miglioramento continuo del risultato tecnico ed economico di un processo chimico-fisico complesso, com’è la verniciatura, piuttosto che sui compiti tradizionali del personale di verniciatura, spesso ripetitivi e a basso valore aggiunto;

Questa prospettiva ci dice Luca Maitan, di VarnishTech– ci porta ad investire risorse, studiare e sperimentare le diverse componenti del sistema nella costante ricerca di soluzioni in grado di stabilizzare il processo di verniciatura, semplificarlo, ridurne i costi.

Il secondo fronte di ricerca la riduzione di: 

• spazi;
• costi;
• manutenzioni;
• le complessità;

rendendo così disponibili tecnologie evolute anche ai piccoli impianti con le medesime prestazioni, esaltandone la snellezza che li caratterizza.

Terzo ed ultimo quello dello studio delle tecnologie a supporto del processo. Robot, pistole, sensori, vernici, sistemi di protezione ambientale e sicurezza. Lavoriamo da vicino con i leader di ogni settore, facendo nostra la conoscenza e studiando le potenzialità di ogni prodotto utile al processo.

Qui sono in funzione, almeno su 2 turni e 5 giorni su 7 vari impianti di verniciatura, differenti per tipologia, visitabili ed a disposizione per ogni tipo di test e prova, oltre che per la formazione sul campo del personale delle aziende che installano una delle nostre soluzioni, in modo che al momento della messa in marcia del loro nuovo impianto, questo sia immediatamente operativo

VERNICIATURA 4.0

Si innestano sulla filosofia di progettazione e fabbricazione qui accennata, e che ha dato origine agli impianti VarnishTech MPP (Modular Painting Plants), i concetti di produzione lean, che permesso all’azienda di progettare l’ultima evoluzione tecnologica delle proposte dell’azienda (VarnishTech LPL, Lean Painting Lines). Sintetizziamo i punti di forza di questo nuovo impianto:

• è compatto;
• è flessibile;
• è tecnologico;

Le ridotte dimensioni permettono una riduzione degli spazi e una riduzione dei costi energetici per il condizionamento e mantenimento dell’impianto.
Un’unica cabina con un solo robot dotato di un numero adeguato (fino a 3) di pistole di verniciatura bilancia i tempi dei cicli di verniciatura eliminando i tempi d’attesa dei robot rispetto ad impianti con più cabine in linea.
L’impianto così progettato, permette cicli di verniciatura robotizzati bagnato su bagnato o cotto su cotto.

PRETRATTAMENTO

L’impianto è stato studiato per implementare diverse fasi di pretrattamento delle superfici polimeriche (lavaggio CO2 e/o fiammatura e/o trattamento al plasma a pressione atmosferica, in una prima cabina posta dopo la stazione di carico.

AUTOMAZIONE TOTALE

Un robot manipolatore per la connessione tra i due anelli (uno d’applicazione /appassimento e uno di carico/preparazione/cottura/scarico) rende il processo completamente automatico, così come le fasi di preparazione e applicazione vernici; la produzione e il controllo dell’aria che alimenta, a differenti livelli di trattamento, le differenti zone operative dell’impianto; il trattamento delle eventuali emissioni solventi.

VERNICIATURA

La cabina di verniciatura è a secco. I filtri si cambiano da apposito locale posto dietro la cabina d’applicazione, quando i sensori indicano la necessità d’intervento (e la zona della parete filtrante che è necessario cambiare). Il robot è attrezzato con le pistole necessarie per effettuare il ciclo completo: fino a 3, nel caso di cicli complessi composti da fondo, base colore, trasparente. Nel caso qui analizzato, base colore e trasparente si applicano elettrostaticamente su fondo conduttivo. Il cambio colore è completamente automatico. Il circuito vernici è dotato di miscelatore elettronico e pompe volumetriche a ingranaggi, capaci di misurare e variare in ogni momento le portate del prodotto esattamente miscelato, mantenendole costanti (oppure, variandole, secondo quanto richiesto dal ciclo) indipendentemente dalle traiettorie del robot. Le bilancelle possono ruotare davanti al robot, secondo l’angolo predefinito.

Il trasportatore si muove passo a passo in fase operativa, le velocità variano in funzione del ciclo di verniciatura programmato e per la presenza o meno dei pezzi nella sequenza produttiva. L’aria d’alimentazione della cabina è trattata completamente e automaticamente (grado di filtrazione, portata, umidità e temperatura sono controllate in ogni momento) e a ricircolo, per concentrare i solventi al livello ottimale per il post-trattamento con RTO a 3 torri. Per la centrale vernici si usa la stessa aria della cabina di verniciatura, in modo che il prodotto da applicare sia mantenuto sempre nelle condizioni ottimali d’applicazione.

APPASSIMENTO

L’anello d’applicazione permette l’appassimento del prodotto applicato. La bilancella passa quindi per la stazione d’intercambio. Qui un robot manipolatore, se previsto dal ciclo (cotto su cotto, oppure in caso di fine ciclo) la trasferisce sull’anello di cottura e scarico. In caso contrario (cicli bagnato su bagnato) la bilancella ritorna in cabina di verniciatura, per l’applicazione della mano successiva. L’aria della zona è filtrata e, quando necessario, riscaldata.

COTTURA

Il forno è compatto, con controllo continuo delle temperature e bruciatori a gas a fiamma diretta.

SCARICO, CONTROLLO QUALITA’ E IDENTIFICAZIONE PEZZI

Allo scarico, l’addetto effettua un controllo di qualità visiva (e tattile) ed etichetta ogni pezzo con un codice che rimanda all’insieme dei parametri che identificano esattamente le condizioni del processo a cui ciascuno è stato sottoposto. Analogamente etichetta i pezzi che devono essere sottoposti a lavorazioni successive (lucidatura, per esempio), ovvero a rilavorazione, oppure scartati. A supporto delle decisioni l’addetto allo scarico e controllo qualità ha a disposizione una base dati che contiene foto e descrizione dei difetti, che permette di classificare con sicurezza i pezzi al termine del processo di verniciatura. L’incrocio tra il tipo di difettosità e i dati di processo del pezzo difettoso permette, infine, di effettuare un’analisi approfondita delle origini della difettosità e di implementare rapidamente misure d’ottimizzazione delle regolazioni del ciclo.