La plastica è un materiale impiegato in diversi settori industriali: risulta necessario per un corretto funzionamento dei macchinari poter prevedere possibili danni e malfunzionamenti, con l’obiettivo di prevenirli, ridurre fermi macchina e costi di intervento. Tutto ciò è possibile grazie alla Manutenzione 4.0.
Ogni anno viene stimata una produzione di milioni di tonnellate di plastica in diversi processi industriali. È necessario che le imprese siano pronte a rispondere all’elevata domanda di materiali plastici, attraverso lavorazioni sostenibili sia rispetto all’ambiente che da un punto di vista economico.
Efficientare i processi, ottimizzare la produzione e ridurre i costi permette alle imprese di gestire adeguatamente le produzioni. Essere in grado di prevedere danni e guasti, infatti, può rivelarsi un forte vantaggio per le imprese, in cerca di tecnologie in grado di ridurre i fermi macchina, iniziando ad implementare tecniche di Manutenzione 4.0.
Ma perché utilizzare tecnologie IoT nel settore della plastica? Nello scorso blog post abbiamo affrontato efficientamento dei processi energetici nel settore plastico con l’IoT, nei prossimi paragrafi, invece, parleremo dei vantaggi della manutenzione predittiva e dell’Industria 4.0 soffermandoci, in particolar modo, sulle stampe ad iniezione.
Il settore della plastica: una visione di insieme
La produzione della plastica è ben lontana dai numeri previsti dall’economia circolare, in quanto si tratta di una produzione prevalentemente lineare, secondo un report di SYSTEMIQ soltanto il 15% della produzione della plastica, infatti, deriva da materiali riciclati. Invece, come vedremo successivamente, risulta uno dei settori più innovativi e, probabilmente, propensi all’adozione delle nuove tecnologie dell’Industria 4.0.
Il settore in Europa vale oltre 360 miliardi di euro di fatturato con 310 milioni di tonnellate prodotte ogni anno. I materiali in plastica vengono utilizzati per molteplici industrie: per gli imballaggi, le costruzioni, industria medica, aerospaziale, per il settore automotive e per quello elettrico/elettronico.
Con i rincari dei costi energetici, tuttavia, c’è stato un calo della produzione nel settore della plastica. L’incidenza di questi costi potrebbe, infatti, raggiungere l’8,8% nel 2022 per le aziende italiane, come mostrato in Fig. 1.
Fig. 1. Confindustria – Incidenza dei costi energetici nel settore manifatturiero
Il settore, pur essendo composto per la maggior parte da industrie di medie o piccole dimensioni, figura tra i più votati alla ricerca e innovazione, questo anche a causa delle numerose sfide che arrivano dal resto del Mondo tra cui la concorrenza della Cina, dell’India e, grazie alla scoperta dello shale oil e shale gas, degli USA.
Di fronte a queste sfide, l’industria plastica italiana deve rendersi competitiva diventando sempre più “smart”, grazie alla transizione ad industria 4.0 che basa la produzione su tecnologie intelligenti, interconnesse tra loro e collegate ad un sistema centrale. Inoltre, potrebbe risultare un vantaggio competitivo anche decidere di intraprendere tecniche di manutenzione 4.0 che, come vedremo nei paragrafi successivi, permette alle imprese di ottenere ingenti benefici, tra cui il risparmio dei costi di manutenzione.
Stampaggio a iniezione: cosa è e come funziona
La plastica può essere impiegata nella produzione di innumerevoli prodotti con applicazioni e geometrie diverse. In base ad alcuni fattori, come la forma, il volume, i tempi di produzione e il materiale del prodotto, sono necessari diversi metodi di produzione:
- Presse/stampanti ad iniezione
- Macchinari di produzione
- Macchinari di riscaldamento e raffreddamento
- Macchinari per le rifiniture
- Macchine per la pulizia degli stampi ad iniezione
In particolare, lo stampaggio ad iniezione consiste nella fusione di pastiglie di plastica che, una volta diventate malleabili, vengono iniettate sotto pressione nelle cavità dello stampo che si riempie e solidifica per ottenere il prodotto finale, come mostrato in Fig. 2.
Fig. 2 Pressa per lo stampaggio a iniezione
Questa tipologia di macchinario viene utilizzata per la produzione di prodotti cavi come bottiglie e flaconi e per produrre grandi quantità di parti identiche mediante un unico stampo.
Un problema importante delle presse a iniezione riguarda la sicurezza, infatti, gli infortuni sul lavoro sono frequenti. I pericoli principali sono lo schiacciamento di alcune parti del corpo da componenti meccaniche in movimento, ustioni e rumori dannosi per l’udito.
Grazie all’utilizzo delle tecnologie IoT è possibile attuare tecniche di manutenzione 4.0, tali da garantire maggiore sicurezza per i lavoratori e ridurre il rischio di infortuni sul lavoro. Prevedere il momento della rottura dei macchinari, ad esempio, permette di monitorare le condizioni di sicurezza del luogo di lavoro e l’affidabilità delle macchine, evitando conseguenze anche dannose per i lavoratori.
La manutenzione 4.0 nel settore della plastica: i principali vantaggi
La manutenzione pianificata, detta anche programmata, è una metodologia consolidata in ambito industriale, che presenta un approccio proattivo alla manutenzione. Il monitoraggio attento dei macchinari e lo studio dello storico dei dati e dei processi permette, infatti, di intervenire prima ancora che si verifichi il guasto.
Grazie all’integrazione delle tecnologie IoT, del machine learning e Intelligenza artificiale (AI), è possibile implementare tecniche di manutenzione 4.0 ovvero predittiva. Questo tipo di manutenzione è più efficiente ed efficace rispetto alla manutenzione preventiva: infatti, grazie alla rilevazione continua dello stato di funzionamento dei macchinari con l’IoT e all’analisi real-time ed automatizzata dello stato di salute del macchinario, si riesce a individuare il tempo residuo prima del guasto.
Si differisce dalla manutenzione pianificata perché, per prevedere quando sarà necessario l’intervento, osserva le condizioni effettive delle apparecchiature. In Fig. 3 possiamo vedere uno schema sulle caratteristiche principali dei diversi tipi di manutenzione.
Fig. 3 I diversi tipi di manutenzione
Grazie all’attuazione di tecniche di manutenzione 4.0, è possibile ridurre il numero di interventi di manutenzione e ottimizzare le esecuzioni: in questo modo le riparazioni possono essere gestite in modo più efficiente ottenendo un calo dei tempi operativi.
Ciò permette una riduzione dei tempi di blocco dei macchinari mantenendo così lo stesso risultato nella produzione. Inoltre, la manutenzione effettivamente necessaria è esigua e non si presentano mai i guasti in quanto è possibile prevederli e intervenire prima che si verifichino.
Questo comporta anche una riduzione dei costi di gestione, un’ottimizzazione della disponibilità, della performance dei macchinari e della qualità dei prodotti. In questo modo la manutenzione diventa parte integrante della strategia aziendale e si parla di data driven maintenance.
La soluzione Zerynth per la Manutenzione 4.0
Zerynth Industrial IoT & AI Platform permette di abilitare l’Industria 4.0 su qualsiasi macchinario industriale. Grazie all’utilizzo di tecnologie IoT è possibile attuare tecniche di manutenzione 4.0, in modo tale da ottimizzare la produzione e migliorare la performance generale dei propri macchinari.
Questi sistemi permettono, infatti, di estrarre e raccogliere dati dai macchinari industriali, integrando le informazioni da macchinari di diverse tipologie, visualizzando poi le informazioni utili su dashboard personalizzate.
Grazie alla manutenzione 4.0, per esempio, è possibile monitorare le vibrazioni dei macchinari, in modo tale da raccogliere le informazioni necessarie per intraprendere strategie legate sia agli aspetti produttivi sia a quelli manutentivi, potendo prevedere i guasti ore prima per intervenire prontamente.
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