La trasformazione dell’industria verso lo Smart Manufacturing non è guidata soltanto dalla digitalizzazione, ma in modo importante anche dall’evoluzione della metrologia, la scienza della misurazione, che da semplice controllo finale si è convertita in un elemento abilitante del processo produttivo.

Questo nuovo approccio, che Hexagon definisce “Quality for Life”, supera l’idea di un controllo qualità dipartimentale e isolato, promuovendo invece un monitoraggio continuo in ogni singola fase, dalla progettazione in CAD fino all’utilizzo finale del prodotto.

In questo approccio la qualità non è più un risultato da verificare a valle, ma un prerequisito da garantire lungo l’intera catena. Fondamentale in questo cambiamento è la connettività, che permette ai dati di qualità di fluire tra i vari dipartimenti, assicurando che il processo sia costantemente monitorato e possa evolvere.

Cobot e AI: il monitoraggio predittivo sulla linea di produzione

L’acquisizione di dati in tutte le fasi di produzione costituisce la base per l’efficientamento, consentendo a tecnologie come l’AI (Artificial Intelligence) e il Machine Learning (ML) di rielaborarli per ottimizzare in tempo reale i flussi produttivi.

Questo cambiamento è evidente anche nell’adozione degli strumenti: l’industria si sta allontanando dai tradizionali macchinari di misura stazionari, confinati nelle sale metrologiche, per abbracciare sistemi portatili e, soprattutto, sistemi autonomi e Cobot (robot collaborativi).

Questi sistemi vengono integrati direttamente sulla linea di produzione per migliorare i processi in corso, non limitandosi più al collaudo conclusivo.

“In questo contesto, è cruciale la consapevolezza che il più tardi si scoprono i problemi, gli errori, più grandi diventano i problemi e ovviamente più grandi diventano i costi. L’integrazione della metrologia all’inizio e durante il processo è perciò un imperativo economico e strategico, specialmente per progetti di elevata complessità”, spiega Cesare Cassani, Business Development Manager di Hexagon.

Sostenibilità e efficienza: l’automazione per il green manufacturing

La convergenza tra Smart Manufacturing e obiettivi di sostenibilità rappresenta oggi una priorità assoluta per le aziende, sotto la spinta di vincoli normativi sempre più stringenti.

L’ottimizzazione dei processi guidata dai dati di metrologia impatta direttamente sul fronte ambientale: la riduzione dell’energia richiesta, la diminuzione degli sprechi di lavorazione e l’ottimizzazione dei tempi di produzione contribuiscono a una produzione più green.

Un esempio concreto di come l’automazione abilitata dalla misurazione di precisione supporti l’energia rinnovabile è il progetto G-fit di Goriziane. Sviluppato per la costruzione automatizzata di jackets (telai tubolari di grandi dimensioni) destinati alle fondazioni eoliche offshore, questo sistema utilizza la metrologia come punto di partenza e non solo di arrivo.

Il processo inizia con la scansione delle superfici dei componenti per comprendere le loro deformazioni reali e alimentare l’automazione. I benefici sono notevoli in termini di sicurezza e impatto ambientale: il sistema ha permesso una riduzione del personale necessaria fino all’80% e ha minimizzato l’uso di gru e sistemi di sollevamento.

In aggiunta, trattandosi di un sistema completamente elettrico, ha permesso di azzerare le emissioni prodotte dal processo.

Dal punto di vista strutturale, l’allineamento perfetto dei tubi, garantito dalla metrologia, è fondamentale per ridurre la tensione meccanica residua all’interno del giunto, un fattore che previene la corrosione sotto stress e ne aumenta la durabilità nel difficile ambiente marino.

La sfida dell’energia del futuro: metrologia di precisione estrema per ITER

In progetti strategici di politica energetica, la metrologia non è un elemento accessorio, ma la condizione fondamentale di fattibilità ingegneristica. È questo il caso del progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), che mira a ricreare i processi del Sole sulla Terra, attraverso un reattore Tokamak che sfrutta la fusione nucleare per produrre energia.

Iniziato nel 2007 a Cadarache, nel sud della Francia il progetto consentirà di costruire la macchina per la fusione più grande al mondo.

Le sfide ingegneristiche poste da questo macchinario sono estreme: all’interno della camera di reazione le temperature devono oscillare tra 300 milioni di gradi Celsius per il plasma e i -270 gradi Celsius richiesti per l’elio liquido di raffreddamento, il tutto in un raggio di spazio di appena 1-1,5 metri.

In un contesto di tale complessità l’accuratezza richiesta è letteralmente maniacale. L’assemblaggio finale dell’intero Tokamak deve rispettare una tolleranza complessiva di 1 mm. Conseguentemente, i singoli componenti, come i giganteschi magneti toroidali e poloidali, devono essere misurati e prodotti con precisioni di 100 micron o inferiori, una misura paragonabile al diametro di un globulo rosso (circa 8 micron).

L’industria italiana ha giocato un ruolo cruciale in questo sforzo globale con aziende come Ansaldo Superconduttori e Geatop (parte tecnologico di Hexagon), che hanno contribuito alla produzione e all’assemblaggio di componenti critici. In questo progetto, la metrologia è stata spostata a monte, diventando parte integrante della fase di ingegnerizzazione.

Non esiste, infatti, una misura effettuata su ITER che non sia stata prima simulata e validata digitalmente per verificarne fattibilità e accuratezza, dimostrando come la scienza della misurazione sia ormai il pilastro strategico della catena del valore ingegneristico più avanzato.

Verso soluzioni di misura sempre più flessibili e integrate

Tra i driver che stanno guidando l’evoluzione delle soluzioni di misura vi è l’esigenza di massima flessibilità e l’integrazione senza soluzione di continuità nel layout produttivo.

Per il futuro delle soluzioni di misura questo si traduce nel superamento dei vincoli spaziali e operativi dei macchinari tradizionali. La misurazione deve diventare un’operazione semplice, veloce e adattabile, in grado di essere spostata e riprogrammata con facilità, influenzando direttamente il tempo di risposta e l’efficienza complessiva del processo.

Esempio di come Hexagon stia lavorando per rispondere a queste esigenze è lo sviluppo del robot antropomorfo Eon, creato e mostrato in anteprima alla recente convention di Las Vegas.

Sebbene sia attualmente in fase di sviluppo, Eon illustra perfettamente questa direzione strategica. È concepito per eseguire operazioni ripetitive con una flessibilità notevolmente superiore e una maggiore facilità di inserimento rispetto ai robot tradizionali o collaborativi.

Eon è in grado di assolvere compiti a basso valore aggiunto percepito, come le scansioni, dove la vera intelligenza risiede nel dato metrologico di precisione che ne deriva, non nell’atto meccanico di acquisizione.

Questa visione strategica è fondamentale, poiché, come specificato, l’obiettivo è automatizzare ciò che è percepito come mera esecuzione, liberando risorse per l’analisi e l’ottimizzazione.