Dalle turbine eoliche grandi come grattacieli ai pacemaker non più grandi del cappuccio di una penna, l’umanità ha bisogno di bobine elettriche efficienti e compatte, disponibili in una vasta gamma di dimensioni e modelli — e in gran numero.
Chris Lee, direttore del portafoglio della fiera dedicata all'avvolgimento di bobine CWIEME Berlin, illustra tre modi in cui l'automazione aiuta il settore a soddisfare la domanda.
Tradizionalmente, come in quasi tutti i settori manifatturieri, le bobine venivano avvolte manualmente. Il ricorso a manodopera qualificata per la produzione delle bobine consente di realizzare una vasta gamma di configurazioni di avvolgimento, ma il processo è soggetto a incongruenze e a colli di bottiglia a livello di manodopera. Questi inconvenienti rendono spesso l'avvolgimento manuale incompatibile con le esigenze moderne.
Oggi, settori emergenti come la mobilità elettrica, le energie rinnovabili e le telecomunicazioni richiedono tutti bobine ad alte prestazioni. La domanda in questi settori è aumentata vertiginosamente e le aziende hanno ora bisogno di enormi quantità di bobine di altissima qualità.
L'automazione ha iniziato a colmare questo divario, garantendo velocità, uniformità e flessibilità progettuale, oltre a ridurre i costi. Di seguito vediamo più da vicino come l'automazione sta trasformando il settore dell'avvolgimento delle bobine.
Volumi di produzione
Le vendite di veicoli elettrici sono aumentate drasticamente tra il 2020 e il 2025. Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia (AIE), nel 2023 un veicolo su cinque (il 18%) venduto era elettrico o ibrido, portando la dimensione stimata del parco veicoli mondiale nel 2024 a circa 40 milioni di unità.
Con un massimo di quattro motori per ogni veicolo elettrico, la crescente diffusione della mobilità elettrica rappresenta una sfida significativa per la catena di approvvigionamento. Senza l'automazione, l'avvolgimento delle bobine per la produzione dei motori potrebbe rallentare l'introduzione dei veicoli elettrici.
Allo stesso modo, durante la transizione verso le energie rinnovabili, crescerà la domanda di risorse utilizzate nell'avvolgimento delle bobine, come il rame. Ad esempio, secondo Wood Mackenzie, si prevede che il parco eolico mondiale avrà bisogno di oltre cinque milioni di tonnellate di rame. In questo contesto, sarà fondamentale migliorare l'efficienza nell'avvolgimento delle bobine. Bobine più efficienti consentono ai produttori di realizzare generatori migliori con tassi di conversione energetica più elevati.
Produzione di precisione
L'automazione può inoltre contribuire all'adozione di nuove tecnologie di avvolgimento. Ad esempio, un tipo di avvolgimento ormai diffuso nelle applicazioni per veicoli elettrici è l'avvolgimento a forcella. L'avvolgimento a forcella consente un maggiore fattore di riempimento delle fessure, il che significa che è possibile inserire una maggiore quantità di rame nello statore, riducendo così la resistenza e migliorando la dissipazione del calore.
A differenza dell'avvolgimento tradizionale delle bobine, che si basa sull'avvolgimento continuo del filo, la tecnologia a forcina richiede operazioni precise di modellatura, piegatura e inserimento per la produzione di una bobina — operazioni che si prestano maggiormente all'automazione robotizzata piuttosto che all'intervento manuale. L'automazione garantirebbe dimensioni esatte, riducendo le variazioni e migliorando le prestazioni elettriche.
Rilevamento dei difetti
L'impiego dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico nella fase di controllo qualità può inoltre migliorare i processi di produzione. Ad esempio, i sistemi automatizzati di visione artificiale potrebbero individuare gli errori di avvolgimento nelle bobine in modo più rapido e preciso rispetto a un operatore umano.
I sistemi di visione artificiale sono particolarmente utili nella produzione di microbobine per il settore medico o aerospaziale. Le bobine in miniatura possono avere un diametro inferiore a 0,5 mm e spesso utilizzano fili così sottili da essere praticamente invisibili a occhio nudo.
Se implementati lungo l'intera catena di produzione, tali sistemi di ispezione automatizzata potrebbero aiutare i produttori a individuare molto prima eventuali scostamenti nella produzione, riducendo gli sprechi e garantendo la qualità dei prodotti finiti.
Inoltre, l'analisi in tempo reale, abbinata a regolazioni automatiche della velocità di avvolgimento e del posizionamento del filo, potrebbe migliorare l'uniformità del prodotto e risolvere i difetti prima che diventino significativi.
Grazie a una maggiore precisione e ripetibilità, a tempi di produzione più rapidi e a una migliore efficienza dei materiali, l’automazione sta trasformando la produzione di componenti elettrici in numerosi settori. Per le aziende alla ricerca di soluzioni che consentano loro di crescere senza compromettere la qualità, CWIEME Berlin offre l’opportunità di entrare in contatto con esperti del settore impegnati a esplorare il futuro dell’avvolgimento delle bobine e una serie di altri temi. Potrete scoprire le ultime tecnologie di automazione presso la CWIEME Innovation Zone.
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Immagine per gentile concessione di ZHWindingMachine
