SoftGripping integra la tecnologia pneumatica in una base di pinza realizzata con produzione additiva per l’industria alimentare
SoftGripping GmbH | Caso di studio
Nel settore alimentare e dell'imballaggio, la scelta della giusta soluzione di presa è un fattore chiave per la qualità del prodotto, l'affidabilità dei processi e la disponibilità delle attrezzature. I prodotti alimentari presentano spesso variazioni naturali di forma e dimensioni, il che rappresenta una sfida per i processi di movimentazione automatizzata. Ciò vale in particolare per prodotti come le verdure o i tagli di pollame, che devono essere movimentati in modo affidabile senza subire danni.
Allo stesso tempo, i sistemi di presa devono far fronte a elevate frequenze di ciclo, rigorosi requisiti igienici e geometrie dei prodotti mutevoli senza rallentare la produzione. La SoftGripping GmbH, con sede ad Hannover, è specializzata proprio in queste sfide. L’azienda combina dita adattive in silicone con sistemi di presa modulari, principi di progettazione igienica e funzionalità pneumatiche per consentire applicazioni complesse nell’industria alimentare e dell’imballaggio. La sua offerta è completata dal supporto ingegneristico per pinze specifiche per determinate applicazioni, nonché da soluzioni complete di utensili terminali (EOAT) per l’automazione robotica.
Per lo sviluppo di una nuova base per pinza pneumatica, SoftGripping ha fatto ricorso alla produzione additiva industriale utilizzando il materiale EOS PA 2200. L’obiettivo era quello di realizzare un componente di base compatto in grado di sostenere le dita in silicone, integrando al contempo il sistema di distribuzione dell’aria pneumatica direttamente nel pezzo. Raggiungere questa funzionalità in modo affidabile ed economico è diventata la sfida ingegneristica centrale del progetto.
Sfida
Combinazione di funzionalità pneumatica e distribuzione dell'aria in un unico componente
La sfida principale risiedeva nella progettazione della base della pinza stessa. Era necessario integrare il percorso dell'aria pneumatica direttamente nel componente della base per ridurre la necessità di componenti esterni e connettori da montare a posteriori. L'obiettivo era un progetto funzionalmente integrato con un numero inferiore di parti, un minore sforzo di assemblaggio e un minor numero di potenziali punti di perdita.
La produzione sottrattiva convenzionale non avrebbe potuto realizzare questo concetto di integrazione funzionale in un unico componente. Sarebbe stato invece necessario un assemblaggio composto da più parti, costituito da elementi separati per ciascuna pinza, oltre a connettori, guarnizioni e componenti pneumatici aggiuntivi. Ogni giunto aggiuntivo aumenta la complessità progettuale e crea potenziali punti di perdita. Nelle applicazioni pneumatiche in cui l’igiene è fondamentale, ridurre al minimo tali interfacce rappresenta un chiaro vantaggio.
Per la fase iniziale di progettazione e la verifica dell’adattabilità, SoftGripping ha realizzato dei prototipi utilizzando la tecnologia Fused Deposition Modeling (FDM). Sebbene tali prototipi abbiano consentito rapide iterazioni progettuali durante lo sviluppo, non garantivano la tenuta all’aria e la stabilità a lungo termine richieste per il componente destinato alla produzione finale. SoftGripping necessitava quindi di una soluzione produttiva in grado di integrare complessi canali d’aria interni in un unico componente, garantendo una funzionalità pneumatica affidabile e soddisfacendo i requisiti delle applicazioni più esigenti del settore alimentare.
Soluzione
Integrazione funzionale attraverso la produzione additiva industriale
SoftGripping ha adottato un approccio ingegneristico iterativo per ottimizzare, passo dopo passo, la geometria, il sistema pneumatico e la funzionalità, fino a ottenere un progetto pronto per la produzione. I test iniziali si sono concentrati sulla verifica delle distanze di presa, dei punti di contatto e delle geometrie, utilizzando una configurazione di prova flessibile per definire i requisiti specifici della base della pinza.
Per la base della pinza finale, SoftGripping ha scelto il PA 2200, un materiale a base di poliammide 12 (PA12). Il materiale offre un equilibrio ottimale tra prestazioni meccaniche e durata, rendendolo particolarmente adatto ad applicazioni con pinze pneumatiche robuste.
Il componente finale viene prodotto da un partner di produzione specializzato utilizzando la sinterizzazione laser selettiva (SLS) su un sistema EOS. La tecnologia SLS ha consentito di integrare il percorso dell'aria pneumatica direttamente nel componente di base stesso. Di conseguenza, è stato possibile ridurre in modo significativo la necessità di connettori e guarnizioni separati, nonché il relativo lavoro di assemblaggio.
Il risultato è una base per pinza robusta che combina la distribuzione dell’aria, la funzionalità strutturale e le interfacce con le dita in silicone all’interno di un unico componente realizzato con la produzione additiva. Allo stesso tempo, la produzione additiva offre la libertà di progettazione necessaria per realizzare in modo economico soluzioni di pinze complesse e altamente personalizzate.
„Grazie alla tecnologia EOS, siamo riusciti a realizzare una base per pinze che non sarebbe stata possibile con i metodi di produzione convenzionali. La combinazione di flessibilità progettuale, percorso interno complesso dell’aria e tenuta ermetica rappresenta un vantaggio fondamentale per le nostre soluzioni personalizzate.“
Alexey Stepanyuk, CTO, SoftGripping GmbH
Risultati
Un percorso più rapido verso soluzioni funzionali per le pinze di presa
La nuova base della pinza ha consentito di ridurre in modo significativo gli sforzi di sviluppo e produzione, aumentando al contempo la flessibilità per le varianti specifiche per ciascuna applicazione. I tempi di sviluppo sono stati ridotti di circa il 70%, passando da 12 settimane a sole 3 settimane.
I costi di produzione sono stati ridotti del 50% rispetto ad approcci produttivi alternativi. Un fattore chiave è stata l’integrazione della funzionalità pneumatica direttamente nel componente, consentendo il consolidamento dei pezzi. La base della pinza richiede un numero inferiore di interfacce, riducendo la complessità progettuale, lo sforzo di assemblaggio e il numero di potenziali punti di perdita.
Il modello PA 2200 e la superficie levigata chimicamente supportano la realizzazione di soluzioni destinate ad applicazioni nel settore alimentare, dove l’igiene è fondamentale. La post-lavorazione mirata del componente SLS crea una superficie chiusa e liscia, facilitando la pulizia. Allo stesso tempo, la soluzione EOS consente la produzione economicamente vantaggiosa di geometrie complesse e personalizzate per le pinze.
Questa applicazione dimostra come la tecnologia SLS possa essere utilizzata sia per la realizzazione di componenti funzionali destinati all’uso finale sia per la produzione industriale in piccoli lotti. Nel caso di SoftGripping, essa consente un flusso di lavoro di sviluppo e produzione interamente digitale, il cui potenziale spazia dai progetti personalizzati per singoli clienti alla produzione in serie di prodotti standard. È quindi possibile testare, adattare e implementare nuove soluzioni di pinze in modo più rapido ed economico.
«La produzione additiva ci offre la libertà di progettare i componenti delle pinze in base alla funzionalità e ai requisiti applicativi. Per i nostri clienti, ciò si traduce in processi di sviluppo più rapidi, maggiore flessibilità e soluzioni su misura per le loro esigenze.»
Alexey Stepanyuk, CTO, SoftGripping GmbH
Dati tecnici
- Materiale: EOS PA 2200 (PA12)
- Tecnologia: Sinterizzazione selettiva laser (SLS)
- Sistema: Sistema EOS
- Tempo di sviluppo: 3 settimane, dai primi test dell’applicazione alla progettazione finale della pinza personalizzata
