Dai bagni mobili e dalle ciabatte da spiaggia personalizzate

Con CAPE®, gli scienziati del Fraunhofer IPA hanno sviluppato un sistema di camera bianca mobile, simile a una tenda, che può essere assemblato in meno di un'ora. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez) / CAPE® è un sistema di camera bianca mobile, simile a una tenda, sviluppato dai ricercatori del Fraunhofer IPA che può essere montato in meno di un'ora. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Il sistema di assistenza alla montaggio semi-automatizzato MonSiKo riconosce, grazie a algoritmi intelligenti e sensori 3D potenti, quale fase del processo sia in corso e interviene in caso di errori. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Nel progetto SeRoNet nasce una piattaforma di intermediazione online, attraverso la quale i produttori di componenti e gli integratori di sistemi sviluppano e forniscono soluzioni. (© Università di Ulm/Foto: Dennis Stampfer)

Creare da soli, in un posto di montaggio semi-automatico, elefanti di plastica o sandali personalizzati con un robot: l'Istituto Fraunhofer per la tecnologia della produzione e l'automazione IPA è presente a questa edizione della Hannover Messe con diversi stand e esposizioni.

In totale, cinque stand distribuiti in tre diverse fiere offrono alla Hannover Messe esposizioni dell'IPA Fraunhofer. Tutti rispondono alle grandi domande sollevate dal grande trend sociale della «Mass Personalization», ovvero la produzione di massa di prodotti personalizzati: Come possono le aziende produrre in modo economico in quantità sempre più piccole e con una gamma di varianti sempre più ampia? Come si può cambiare la produzione in breve tempo? Come si possono evitare errori e guasti alle macchine? Come collaborano efficacemente uomo e macchina?

Cleanroom da portare via

Con CAPE®, gli scienziati dell'IPA Fraunhofer hanno sviluppato un sistema di cleanroom mobile, simile a una tenda, che può essere montato in meno di un'ora sia in ambienti interni che in aree esterne protette dalle intemperie. CAPE® protegge i prodotti sensibili durante il processo di produzione, ma anche per evitare contaminazioni trasversali. Inoltre, le apparecchiature e i prodotti possono essere sterilizzati sotto questa copertura. Con il «Cleanroom on Demand», i produttori che devono realizzare prodotti privi di contaminazioni, ma non necessitano di un ambiente sterile e costantemente disponibile, ora dispongono di un ambiente di produzione mobile e privo di contaminazioni, che permette di raggiungere livelli di purezza dell'aria dalla classe ISO 1 alla 9.

Le possibilità di utilizzo di questo peso leggero sono molteplici: è adatto per l'uso nella produzione di chip, nella tecnologia medica, nell'industria alimentare o nell'assemblaggio di satelliti. Anche il settore automobilistico beneficia del compatto «Cleanroom on Demand», ad esempio nella produzione di celle batteria o di celle a combustibile.

«CAPE® può essere utilizzato anche in zone di crisi, ad esempio per fornire un ambiente pulito e sterile quando in loco non è disponibile una sala operatoria», afferma Udo Gommel, responsabile del reparto di microproduzione e produzione pulita dell'IPA Fraunhofer.

Mano nella mano con il robot: così si realizza una scarpa

La produzione di massa è un ricordo: da anni l'industria deve produrre in quantità sempre più piccole e contemporaneamente offrire prodotti con una gamma di varianti più ampia. Il risultato di questa evoluzione è la «Mass Personalization», ovvero la produzione di massa di prodotti personalizzati. Grazie a sensori sempre più avanzati, la collaborazione uomo-robot sta entrando anche nelle fabbriche: uomo e macchine lavorano fianco a fianco, portando ciascuno i propri punti di forza.

Alla Hannover Messe, il centro Industrie 4.0 di Reutlingen, una cooperazione tra i due istituti Fraunhofer IPA e IAO e la ESB Business School dell'Università di Reutlingen, unisce entrambi i trend in un'esposizione: i visitatori possono realizzare insieme a un robot collaborativo sandali personalizzati. Con un configuratore, assemblano i singoli componenti secondo le proprie preferenze, inseriscono la taglia e poi producono i sandali fianco a fianco con il robot.

Sistema di assistenza al montaggio semi-automatico

Nel montaggio ci sono ancora molte attività che devono essere svolte manualmente per motivi tecnici o economici. Per supportare i lavoratori in questi compiti ripetitivi e fisicamente impegnativi, e per evitare che si commettano errori, l'IPA Fraunhofer, in collaborazione con quattro partner industriali, ha sviluppato un «Sistema di assistenza e interazione adattivo per il montaggio tramite analisi di scene 3D e comunicazione intuitiva uomo-tecnica» (MonSiKo).

Questo sistema di assistenza semi-automatico riconosce, grazie a algoritmi intelligenti e sensori 3D potenti, quale fase di lavoro viene svolta e interviene in caso di errori. Se il lavoratore prende il componente sbagliato, si accende una luce rossa. «In questo modo, l'uomo mantiene il controllo», afferma Christian Jauch, del reparto di elaborazione di immagini e segnali dell'IPA Fraunhofer. «Se desidera variare il processo di lavoro, il sistema di assistenza non gli impedisce di farlo.» Attraverso uno schermo touch, il lavoratore riceve istruzioni dettagliate; con un movimento di swipe, può visualizzare il passo successivo. In questo modo, anche i processi nuovi vengono appresi più facilmente. In alternativa al controllo tramite schermo touch, MonSiKo comprende comandi vocali come «avanti» o «finito» e visualizza le informazioni sullo schermo come messaggi vocali.

Un dimostratore permette ai visitatori della Hannover Messe di provare MonSiKo in prima persona. Sotto guida, assemblano un piccolo elefante di plastica, composto da tre componenti diversi. Questi vengono saldati ad ultrasuoni, prima che un braccio robotico porti l'elefante a un sensore acustico e lo scuota. Se non si percepisce alcun rumore di clacson, significa che è stato assemblato e saldato correttamente.

SeRoNet – la rete di robot di servizio

Rendere più efficiente e rapido il mercato delle soluzioni di robotica di servizio commerciale: questo è l'obiettivo del progetto congiunto SeRoNet. Per questo, si sta creando una piattaforma di intermediazione online, attraverso la quale i produttori di componenti e gli integratori di sistemi possano sviluppare e offrire soluzioni ai problemi degli utenti finali. Collaborando attraverso questa piattaforma e offrendo interfacce standardizzate di hardware e software in ottica Industria 4.0, si mira a realizzare sistemi robotici specifici per applicazioni senza molte iterazioni.

Come può apparire questa sviluppo cooperativo secondo SeRoNet e quanto sia facile assemblare e modificare soluzioni complete con gli strumenti SeRoNet a partire da moduli modulari, viene mostrato alla Hannover Messe in un esempio di logistica semplificata. Le esposizioni principali sono gli strumenti software per lo sviluppo di componenti e sistemi e la piattaforma di intermediazione SeRoNet, attraverso cui fornitori e utenti di soluzioni di robot di servizio potranno collaborare per definire e realizzare progetti. I visitatori possono provare dal vivo gli strumenti software e la piattaforma su due terminali, e sperimentare le interfacce grafiche con cui assemblare componenti applicativi per sistemi completi.

Una piattaforma vive grazie alla partecipazione di molti attori. SeRoNet prevede quindi, entro l'estate, un bando pubblico che offrirà ai soggetti interessati un finanziamento per partecipare alla piattaforma. I produttori di componenti avranno una nuova opportunità di vendita, gli integratori di sistemi acquisiranno clienti per i loro servizi e gli utenti finali otterranno soluzioni di robot di servizio pronte all'uso. Il progetto realizza anche tre dimostratori pilota con le tecnologie SeRoNet: un robot di picking per l'industria farmaceutica, un carrello intelligente per il trasporto in ospedale che fornisce materiali di assistenza, e una linea di montaggio modulare in cui, grazie a robot modulari, si possono combinare attività automatizzate e manuali in modo flessibile.

RoboPORT – piattaforma per la «co-creazione» di robot di servizio

RoboPORT è una piattaforma interdisciplinare di sviluppo che permette lo sviluppo di robotica di servizio attraverso il crowd-engineering. Per sviluppatori privati e commerciali, la piattaforma serve a generare innovazioni tramite un approccio collaborativo e a trasformarle efficacemente in prototipi. Le aziende possono utilizzare la piattaforma in particolare per far sì che la community generi idee per applicazioni robotiche e crei soluzioni concettuali fino al prototipo, che vengono poi validate. A tal fine, RoboPORT offre un pool di talenti pronti all'uso immediato per i processi di ingegneria. Alla Hannover Messe, RoboPORT presenta due esempi di progetti open-source sviluppati grazie alla piattaforma: da un lato, la piattaforma robotica mobile «rob@work [mini]» e, dall'altro, il robot umanoide «Roboy».

Sulla piattaforma RoboPORT, i progetti di robotica di servizio possono attraversare l'intero processo di progettazione e sviluppo. Il crowd-engineering e la co-creazione rendono disponibili idee, tecnologie ed esperti per ogni progetto, accelerando lo sviluppo di innovazioni robotiche. Entro il 2020, sarà completata una piattaforma web con strumenti di sviluppo, una libreria di robotica open-source e strumenti di gestione dei progetti, sulla quale tutti gli attori potranno collaborare insieme.

Iniziativa Fraunhofer Smart Maintenance

Prodotti innovativi, processi efficienti e flussi di produzione senza intoppi in sistemi complessi sono la risposta alle crescenti richieste dei clienti. Un ruolo chiave è svolto dalla manutenzione, che grazie a macchine, sensori e intelligenza artificiale interconnessi può riconoscere i guasti prima che si verifichino, evitando costosi fermi di produzione.

Per il trasferimento di conoscenze dalla ricerca applicata all'industria, lo scorso anno l'IPA Fraunhofer e altri otto istituti hanno avviato l'iniziativa Fraunhofer Smart Maintenance. Sono previsti workshop e progetti di ricerca congiunti. Alla mostra del Fraunhofer-Verbund Produktion, l'iniziativa si presenta con un quiz interattivo che introduce i visitatori alla tematica della Smart Maintenance in modo ludico.