Rispetto al passato, la mobilità del futuro richiede soluzioni innovative. Il passaggio alla mobilità elettrica offre un enorme potenziale, ma comporta anche sfide complesse. Come incrementare la sostenibilità nella produzione delle batterie, come utilizzarle con maggiore efficienza e riciclarle in modo opportuno alla fine della loro vita utile? È proprio qui che entrano in gioco Festo e Comau, che grazie alle loro soluzioni di automazione all'avanguardia contribuiscono a un'economia circolare che tutela le risorse. Scoprirà che si tratta di qualcosa di più di una semplice dichiarazione.
Con 50 anni di esperienza e una presenza globale, Comau, azienda del Gruppo Stellantis, è leader mondiale nelle soluzioni di automazione avanzate e sostenibili.
"Oltre a sviluppare tecnologie innovative e di facile utilizzo, il nostro portafoglio comprende prodotti e sistemi per la produzione di veicoli, nonché soluzioni digitali e robotiche avanzate per soddisfare le esigenze produttive di mercati in rapida crescita come la logistica, le energie rinnovabili e la cantieristica navale", afferma Francesco Beccarisi, Innovation & Process Technologies presso Comau. Il mercato della mobilità elettrica sta crescendo in modo sostenibile. "Anche se le batterie agli ioni di litio rimarranno la tecnologia dominante nel settore automobilistico per i prossimi 5 - 10 anni, il mercato vedrà un incremento significativo della domanda di batterie di nuova generazione, come quelle allo stato solido".
Sono necessarie nuove tecnologie e processi di produzione più efficienti, sostenibili ed economici allo scopo di sostenere la produzione industriale su larga scala di batterie di nuova generazione e accelerare la transizione energetica.
"La mobilità elettrica e i notevoli investimenti effettuati negli ultimi anni segnano l'inizio dell'evoluzione dei trasporti", spiega Claudio Giovando, Global Key Account Manager Automotive & Electric Vehicles Business Developer presso Festo. "Oltre alle soluzioni per la produzione di celle, moduli di batterie e motori elettrici, Festo si è interessata fin dall'inizio alla chiusura del ciclo di produzione delle batterie stesse, al fine di ridurre i rifiuti e incentivare il riutilizzo dei materiali". Ciò contribuirà a ridurre l'estrazione di materie prime rare e limitate, che altrimenti non sarebbero in grado di soddisfare la domanda di questo mercato in rapida crescita."
La transizione energetica ed ecologica nel settore dei trasporti sta diventando realtà. "In linea con gli obiettivi di decarbonizzazione dell'Unione, la Commissione Europea ha adottato il pacchetto legislativo Fit for 55, che mira a ridurre le emissioni di gas serra dei veicoli del 55% entro il 2030 e del 100% entro il 2050" conferma F. Beccarisi. "L'elettrificazione è quindi il futuro della mobilità".
La richiesta di una produzione più efficiente e sostenibile di batterie e motori elettrici è senza dubbio una delle sfide più importanti per le aziende che operano in varie fasi dell'industria automobilistica e dei trasporti. "Affinché la transizione energetica sia davvero sostenibile, è necessario gestire non solo la produzione efficiente di tecnologie di elettrificazione all'avanguardia, ma anche l'impatto ambientale delle batterie alla fine del loro ciclo di vita", spiega F. Beccarisi. Comau ha pertanto aderito al "Battery Regeneration Project", sostenuto dall'organizzazione no-profit Class e da Cobat, una piattaforma di servizi per l'economia circolare. L'obiettivo è creare una filiera italiana per il riciclaggio e il riutilizzo delle batterie al litio.
L'attenzione alla sostenibilità ha spinto Festo e Comau ad affrontare l'importante questione del riciclaggio o del riutilizzo delle vecchie batterie dei veicoli elettrici. Da qui è nato il Flexible Battery Dismantling (Flex-BD), che consiste nello "sviluppo di una soluzione di automazione per lo smontaggio automatizzato dei pacchi batteria fino ai moduli", spiega F. Beccarisi. "I moduli possono essere riciclati attraverso il processo di frantumazione fino ad ottenere la black mass, oppure riutilizzati per produrre nuove batterie".
Il progetto, per il quale Comau ha ricevuto il Premio Innovazione allo SMAU 2023, "ha l'obiettivo di creare una stazione altamente flessibile in grado di smontare diversi tipi di batterie per veicoli elettrici", spiega C. Giovando. "Ha riunito diversi attori europei, tra cui Festo e Comau, con l'obiettivo di sviluppare soluzioni di elevata qualità per un'economia più sostenibile".
Per creare la stazione Flex-BD sono state utilizzate diverse tecnologie Festo, "dagli attuatori elettromeccanici con motori e azionamenti, fino alle valvole di sicurezza certificate MS6-SV con funzione di scarico rapido, che garantiscono un arresto pericoloso dell'area dell'impianto in caso di emergenza", spiega C. Giovando. Questi componenti sono stati scelti per facilitare la regolazione del formato e per equilibrare automaticamente il posizionamento dei pacchi batteria. "Ciò ha portato alla creazione di una stazione efficiente e innovativa, in grado di lavorare con diversi tipi di pacchi batteria e di ridurre al minimo la necessità di interventi manuali".
La caratteristica principale della stazione sviluppata è la sua flessibilità, che le consente di gestire diversi tipi di pacchi batteria e di essere potenzialmente utilizzata da qualsiasi produttore. "Inoltre, l'impiego di soluzioni semplici e innovative ha notevolmente ridotto i costi di implementazione e di configurazione, nonché il tempo di ciclo, consentendo di lavorare un numero maggiore di componenti nello stesso momento", spiega C. Giovando. "Inoltre, la stazione può essere utilizzata anche nella fase di produzione per l'assemblaggio delle batterie, il ripristino o la sostituzione dei moduli identificati come difettosi, allo scopo di garantire che il prodotto finale sia un pacco batterie efficiente".
"Le soluzioni utilizzate in Flex-BD includono le elettrovalvole VTUG, che offrono tempi di commutazione rapidi, bassi consumi energetici ed elevate portate in un design leggero e compatto, rendendole adatte all'uso in applicazioni di automazione flessibile e robotica", continua C. Giovando. "Tali soluzioni sono disponibili in vari linguaggi di comunicazione bus, punto-punto, multi-pin e IO-Link®. In particolare, la versione AP consente di creare una rete con topologia in linea, a stella o ad albero che comunica con il PLC del cliente utilizzando i bus di comunicazione più comuni. Ecco perché abbiamo la versione Profinet della stazione CPX-AP-I che, oltre a tempi di comunicazione estremamente rapidi, consente di collegare fino a 500 componenti e integra la gestione delle unità valvola con una funzione di autoapprendimento, che riduce e velocizza notevolmente il lavoro degli ingegneri software."
In questa rete sono stati integrati anche due tipi di assi, l'ELGG a cinghia e l'EGC a mandrino, per garantire un posizionamento preciso e in futuro lavorare moduli di dimensioni diverse. "Festo ha scelto tecnologie e soluzioni che garantiscono un elevato grado di flessibilità e di adattabilità", conferma F. Beccarisi. Un esempio è il muscolo pneumatico DMSP, "che può fornire forze elevate senza spostare i componenti meccanici avanti e indietro", spiega C. Giovando. "In alcune fasi, il muscolo ci ha permesso di compensare rapidamente le tolleranze e i giochi dei pacchi batteria, con un notevole risparmio di tempo nel ciclo". Questa soluzione ha inoltre simulato "il comportamento umano per manipolare i componenti, garantendo un corretto accoppiamento tra pinza e robot, permettendo di staccare un modulo collegato applicando una forza impulsiva senza generare errori nel robot a causa dell'urto", continua F. Beccarisi. "Inoltre, grazie ai motori elettrici di Festo, le pinze del modulo possono essere riconfigurate. Si tratta di un aspetto importante, poiché lo smontaggio di una batteria richiede la presa di pezzi diversi, che possono avere dimensioni differenti a causa delle deformazioni meccaniche e termiche subite durante la loro vita utile".
Questo progetto "ha messo in evidenza la capacità di entrambe le aziende di risolvere problemi complessi con scenari imprevedibili", conclude F. Beccarisi. "Questa collaborazione ha evidenziato come la tecnologia sia uno strumento essenziale per lo sviluppo e l'adozione di pratiche sostenibili ed efficienti dal punto di vista delle risorse, anche nel settore industriale. Un approccio che consente alle aziende di utilizzare le risorse naturali con maggiore efficienza, di ridurre i consumi energetici e gli sprechi e di contribuire alla salvaguardia del pianeta per le generazioni attuali e future".
Le innovative soluzioni di automazione Festo ottimizzano l'efficienza, riducono i tempi di inattività e sono a prova di futuro.
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