In principio ci fu l’idraulica. Poi si sviluppò l’oleodinamica: pompe, valvole, cilindri, motori hanno accompagnato la vita dell’uomo per oltre 2.500 anni. Questi componenti sono, di fatto, i muscoli sempre più potenti e precisi delle macchine che la necessità e la fantasia hanno via via suggerito a chi doveva coltivare campi, scavare terreni, costruire edifici, spostare oggetti, a volte enormi.

Oggi tuttavia l’oleodinamica sta affrontando una grandissima serie di trasformazioni che portano una valvola o una pompa a diventare sempre più intelligente e capace di dialogare con l’esterno, sempre più precisa ed efficiente dal punto di vista energetico, sempre più piccola e semplice da installare. Il tutto senza perdere potenza e capacità.

“Come ci ama ripetere il nostro Presidente del comitato esecutivo – Rolf Najork– nel giro di pochi anni qualunque componente uscirà dalle fabbriche di Bosch Rexroth sarà in grado di connettersi con il mondo esterno e di trasmettere dati. Le pompe, i cilindri, le valvole, i motori in Bosch Rexroth hanno iniziato questa trasformazione già da diversi anni ed oggi possono mettere al servizio del mercato i 200 anni di esperienza nella gestione della forza insieme allo stato dell’arte dello IoT per la meccanica”, ha commentato Riccardo Patat, Sales Product Management Industrial Hydraulics di Bosch Rexroth.

Il mercato dei cilindri idraulici è stato valutato a 12,98 miliardi di dollari nel 2016 e dovrebbe raggiungere 19,30 miliardi di dollari entro il 2023, con un tasso annuo di crescita composto del 5,95% tra il 2017 e il 2023. Il mercato delle pompe idrauliche dovrebbe invece raggiungere 10,4 miliardi di dollari entro il 2022, registrando un tasso annuo di crescita composto del 4,7% durante il periodo di previsione 2016-2022.

L’era dell’oleodinamica elettronificata

Un famoso spot televisivo recitava: “La potenza è nulla senza controllo”. La cosa è certamente vera, ma è pur vero che in moltissime situazioni il controllo privo di forza non permette di raggiungere il risultato che si desidera e che è necessario.

Si pensi alle paratie che gestiscono l’acqua nello stretto di Panama, o le parabole satellitari da 70 metri di diametro utilizzate per stabilizzare le sonde spaziali, o ancora ad una gru che deve sollevare una trave di diverse tonnellate: l’elettronica da sola, ad oggi, non è in grado di dare risposte soddisfacenti a queste esigenze. L’oleodinamica sì.

Bosch Rexroth in questi anni ha cercato di mettere insieme le due tecnologie per ottenere il meglio di entrambe: negli ultimi 25 anni gli ingegneri si sono concentrati nel “remotare” l’intelligenza di ogni singolo componente e poter così controllare la potenza adattandola al livello richiesto e permettendo una precisione millimetrica, modificare la performance in base alla temperatura e alle vibrazioni, ridurre il rumore, offrire informazioni sullo stato di salute del componente e sulla necessità di manutenzione per evitare un fermo macchina.

Componenti connessi ma flessibili e aperti

In un mondo ideale dove tutto può essere creato da zero questa rivoluzione è di per sé semplice da realizzare: già oggi è possibile creare ex-novo un impianto in cui vengono installati solo componenti già “smart” capaci di dialogare tra loro e con un computer centrale, magari raccogliendo i dati in Cloud che vengono analizzati da un operatore che si trova e decine di migliaia di chilometri di distanza.

Bosch Rexroth ha già pronta tutta la tecnologia e il software per realizzarlo e in molti casi già opera in collaborazione con i sui clienti e partner per creare queste “fabbriche del futuro”.

Ma la realtà è più complessa e tutto il tessuto produttivo Occidentale, ed italiano in particolare, è costituito da impianti realizzati magari da parecchio tempo, che sono costati centinaia di milioni di euro. Il personale che vi lavora, inoltre, difficilmente potrebbe essere riconvertito a gestire un impianto totalmente connesso e automatizzato: non avrebbe le competenze e forse potrebbe non essere così semplice trasmetterle. Gli impianti e le risorse esistenti sono ciò che permettono alle aziende di continuare a produrre, fatturare, rimanere sul mercato. Buttarle via da oggi con domani in molti casi non è materialmente fattibile.

“Per questo – prosegue Patat –, ad esempio ci siamo concentrati nel creare valvole multi-ethernet con librerie già preimpostate che da un lato potessero consentire una connessione in real-time, ma che al tempo stesso fossero dotate di un sistema di comunicazione aperto e integrato in tutti i layout di produzione e potessero essere parametrizzate con i diversi macchinari già presenti. La risposta del mercato, soprattutto in Italia, è stupefacente: solo 3 anni fa neanche l’1% dei nostri clienti ci chiedeva queste soluzioni. Ed è un trend che vede l’Italia davanti anche alla Germania e che può permettere al nostro paese di guadagnarsi un bel vantaggio competitivo”.

Big Data? Smart Data!

La trasmissione idraulica di un carrello elevatore da solo fornisce in genere un flusso di dati di 1 Mbit/s. Oltre alla sfida di spostare i dati via CAN-Bus all’interno di un veicolo e consentire che questi vengano scaricati nel cloud senza una rete 5G, possibilmente in tempo reale (cosa non facile ovviamente), la domanda davvero importante è: quale è l’utilizzo di questi dati? Cosa posso fare con queste informazioni? Come ne posso beneficiare?

Uno dei primissimi campi di applicazione, nonché uno dei più importanti, è l’ottimizzazione della manutenzione. Elaborando correttamente i dati è possibile non solo realizzare i controlli a intervalli fissi, che raramente soddisfano il momento ottimale, ma pianificare le riparazioni su richiesta o in anticipo, ordinando preventivamente i componenti da sostituire quando necessario: un algoritmo ben progettato sarà in grado “da solo” di trarre le giuste conclusioni dai dati disponibili.

Bosch Rexroth è in grado di rendere la manutenzione predittiva già oggi una realtà veloce e affidabile perché conosciamo nel dettaglio i singoli componenti e le applicazioni in cui vengono utilizzati: le specifiche conoscenze specialistiche accumulate in oltre 200 anni di storia permettono alla società di sfruttare il know-how accumulato nel settore dell’oleodinamica e di integrarlo con infrastrutture e soluzioni cloud con elevati standard di sicurezza. L’idraulica e l’oleodinamica sono il punto di forza di Bosch Rexroth da quando, nel 1795, Georg Ludwig Rexroth installava in Germania il primo mulino ad acqua a martinetti, avviando così la sua azienda. Ed è esattamente la combinazione di esperienza in IoT, know-how di prodotto e delle relative applicazioni che ci permette di trasformare i “Big Data” in “Smart Data”.

Alcuni casi concreti: la valvola proporzionale 4WRPEH ed il pressostato HEDE10

Concretamente oggi Bosch Rexroth estende i vantaggi dello standard aperto IO-Link anche a valvole proporzionali e sensori per oleodinamica.

Lo standard IO-Link, supportato da circa 150 aziende, consente la comunicazione digitale fra le unità periferiche e l’unità di controllo, in parallelo ai consueti fieldbus. Mediante valvole proporzionali e pressostati, Bosch Rexroth integra nella rete, per la prima volta, valvole e sensori per oleodinamica: in questo modo rende possibile l’integrazione della fluidotecnica nelle applicazioni Industry 4.0; lo standard IO-Link, infatti, consente di collegare in verticale i vari componenti, sino al livello dei sistemi informatici.

Inoltre, IO-Link consente cablaggi standardizzati e più semplici, ed è quindi ormai superflua la posa manuale dei cablaggi, laboriosa e soggetta ad errori.

Le operazioni di assistenza sono abilitate da apposite opzioni di accesso remoto autorizzato, per valutare le condizioni del sistema, quali ad esempio temperatura, ore d’esercizio o stato degli errori. Il tutto è attuabile senza interrompere la produzione, grazie al concetto di manutenzione predittiva: il sistema localizza e visualizza tutti i vari dispositivi e i relativi requisiti di assistenza. Inoltre, grazie allo standard IO-Link, i dispositivi possono essere sostituiti anche da personale privo di preparazione specifica: i vari componenti sono chiaramente identificati grazie ad appositi ID di posizione e alla targhetta elettronica, per un’agevole sostituzione degli elementi intercambiabili.

Cytropac l’unità compatta ed intelligente

L’unità idraulica di nuova concezione CytroPac di Bosch Rexroth oltre ad integrare tutti i componenti idraulici ed elettrici in uno spazio ridottissimo è già completamente cablata con sensori di pressione, temperatura, livello e indicatore di intasamento del filtro.

Il convertitore di frequenza integrato fornisce tutti i dati al controllo macchina mediante un’interfaccia Multi-Ethernet che, grazie al costante rilevamento degli stati d’esercizio, può permettere all’utente di individuare velocemente eventuali fenomeni di usura o malfunzionamenti e intervenire rapidamente per risolverli.

La connessione Ethernet all’unità di comando consente agli operatori, inoltre, di modificare in tempo reale pressione e portata volumetrica, indipendentemente dal luogo in cui si trovino.

Pompa A4VSO, il sistema affidabile di controllo di pressione e flusso

Efficienza e affidabilità sono i principali motivi che spingono i più grandi costruttori di presse per ceramica a scegliere la pompa A4VSO, che offre precisione e continuità di esercizio ineguagliabili.

Grazie alla sua robustezza e all’elevato livello di efficienza, si riescono ad ottenere i migliori risultati nel settore. La pompa permette una regolazione variabile della portata e offre ottime proprietà di risposta rapida e di controllo.

Fa parte della stessa famiglia la pompa A4VBO, che consente di raggiungere la pressione operativa di 450 bar e offre maggiore flessibilità nel dimensionamento dell’impianto idraulico.

Sia la A4VSO che la A4VBO sono disponibili con le versioni più evolute dei regolatori elettro-idraulici, per il controllo in anello chiuso di pressione e portata. Grazie alla grande affidabilità dei componenti i tempi di fermo macchina dovuti a imprevisti vengono minimizzati.