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MANGIAROTTI Spa

Il Progetto di ricerca per lo studio di nuovi processi di saldatura automatica

L’impresa

L’azienda Mangiarotti è un’azienda leader a livello mondiale nella costruzione di apparecchiature a pressione, anche di notevoli dimensioni, per le industrie chimiche e petrolchimiche e per il settore della generazione di energia. Nasce nel 1930 come produttore di esplosivi, successivamente nel 1960 viene implementata l’officina meccanica e l’impresa diviene una caldereria. Mentre inizialmente la “Mangiarotti” opera nel settore dell’idraulica per la produzione di energia elettrica (Enel), in un secondo momento estende la sua attività anche ai settori chimico e petrolchimico. Nel settore della caldereria l’impresa è posizionata tra le prime 4 aziende in Italia e tra le prime 12 a livello mondiale. Nel complesso essa occupa oltre 200 addetti, lavorando su commessa per le più importanti società di ingegneria. Pur essendo molto alta la concorrenza a livello mondiale di competitors quali la Corea, la Romania e la Cina, l’azienda è riuscita ad inserirsi in mercati di nicchia puntando sulla qualità della produzione.

L’esigenza
La Mangiarotti spa ha nei procedimenti di saldatura l’elemento di maggiore contenuto tecnologico dei propri prodotti. Le attività di saldatura coinvolgono una percentuale rilevante del valore della manodopera produttiva dell’azienda, quindi possibili nuovi sviluppi dei procedimenti di saldatura sugli apparecchi a pressione, ad esempio tramite l’automazione dei processi di saldatura manuale, o il miglioramento dei processi già esistenti, ad esempio attraverso l’aumento della velocità di saldatura, costituiscono un importante fattore di competitività per l’azienda stessa.

Nel mese di marzo del 2004, l’impresa si rivolge quindi a Friuli Innovazione con l’intento di risolvere i problemi legati al processo di saldatura di materiali costituiti principalmente da leghe di acciaio ad alto contenuto di nichel/titanio. L’obiettivo è quello di ridurre il tempo dedicato ai processi di saldatura che occupano circa 100.000 ore annue. Nel mese di maggio del 2005 emerge una nuova esigenza: l’impresa che produce tipicamente corpi metallici di grandi dimensioni e forma cilidrica, è interessata all’automazione dei processi di saldatura dove le linee sono fornite come intersezione di superfici non piane. I corpi a pressione di forma cilindrica sono infatti dotati di connessioni flangiate ad essi saldate. Tali saldature, tradizionalmente realizzate mediante procedimenti manuali ad elettrodo, sono in un secondo tempo realizzate attraverso un macchinario che consente un procedimento automatico ad arco sommerso. Tale macchina consente di velocizzare le operazioni di saldatura, ma richiede comunque la presenza di due operatori, uno dei quali dedicato a spostare il corpo a pressione per garantire che il bagno di saldatura si trovi in favore di gravità e che non presenti poi difetti. Per ottimizzare questa situazione l’impresa ha sviluppato l’automazione e il coordinamento dei movimenti sia del posizionatore ospitante il pezzo che del manipolatore portante, ottenendo così una riduzione del 50% della presenza umana nella lavorazione in questione. Inoltre l’azienda ha costruito un manipolatore dedicato a CNC per il taglio a fiamma degli squarci che ospiteranno poi le connessioni flangiate; questo allo scopo di minimizzare il volume di materiale d’apporto impiegato nelle operazioni di saldatura. Sia la sincronizzazione dei movimenti per la saldatura sia l’esecuzione del taglio a fiamma sono però attualmente ristretti a forme geometriche semplici, ovvero intersezioni tra superfici piane.

La soluzione
Dal contatto con Friuli Innovazione e dal coinvolgimento dell’Università degli Studi di Udine si avvia a fine 2005 una collaborazione di ricerca e consulenza tecnico-scientifica in materia di “inseguimento di linee nei processi di saldatura automatica” che vede coinvolti l’azienda Mangiarotti e il prof. F. Blanchini del Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università di Udine. Quest’ultimo si occupa dell’attività di consulenza e di guida tecnico-scientifica del progetto, mentre l’attività di ricerca viene svolta direttamente da un laureato in ingegneria, titolare di assegno di ricerca che opera presso la sede aziendale insieme ad una squadra di tecnici predisposta dall’impresa stessa.

L’intervento consiste nell’automatizzare processi di saldatura per corpi metallici di grandi dimensioni tramite manipolatore controllato, già disponibile presso l’azienda, dotato di software di controllo. L’esigenza primaria è la stesura di algoritmi di controllo più sofisticati di quelli attualmente disponibili. L’automazione consentirebbe infatti di ottimizzare le prestazioni in termini di tempi di lavorazione, nonché di migliorare le condizioni di lavoro del personale. Gli scopi specifici della ricerca sono: lo studio di rappresentazioni analitiche per le superfici di interesse e per le loro intersezioni; la proposta e lo studio di algoritmi per l’inseguimento basato su tali rappresentazioni e lo studio e l’applicazione di tecniche avanzate di saldatura aventi il vantaggio di aumentare flessibilità, affidabilità e precisione.

I risultati
A partire dalla collaborazione di ricerca avviata e dai risultati ottenuti con questa esperienza, Mangiarotti ha avviato all’interno dell’impresa stessa un’unità di R&S dedicata allo studio di nuove souzioni tecnologiche, precedentemente non esistente.

I partner
Friuli Innovazione – Centro di ricerca e trasferimento tecnologico
Partner che ha promosso e coordinato la collaborazione tra l’azienda Mangiarotti spa e l’Università degli Studi di Udine

Università degli Studi di Udine – Dipartimento di Matematica e Informatica (prof. F. Blanchini) che ha svolto l’attività di consulenza e la funzione di guida tecnico-scientifica del progetto e ha inoltre messo a disposizione dell'azienda un giovane assegnista di ricerca della facoltà di ingegneria.