Robotica nell'industria alimentare: risolvere i problemi di produzione con l'automazione

1. Carenza di manodopera e affidabilità:

Una delle questioni più urgenti è trovare una forza lavoro capace e affidabile. La pandemia ha evidenziato la vulnerabilità della manodopera umana, poiché i lockdown e le preoccupazioni per la salute hanno reso difficile mantenere livelli di personale costanti. Anche prima della pandemia, l'industria alimentare e delle bevande lottava con alti tassi di turnover e l'onere fisico dei compiti ripetitivi.

2. Adattabilità ai cambiamenti del mercato:

Il settore alimentare e delle bevande è altamente dinamico, con cambiamenti costanti nel packaging dei prodotti e nelle strategie di marketing. Le preferenze dei consumatori possono cambiare rapidamente, necessitando frequenti aggiustamenti sulle linee di produzione. Ciò richiede un livello di flessibilità che i processi di produzione tradizionali faticano a raggiungere.

3. Sicurezza e precisione:

Garantire la sicurezza alimentare e mantenere alta precisione nella lavorazione e nel confezionamento sono fondamentali. L'errore umano può portare a contaminazioni o incoerenze, inaccettabili in un'industria dove gli standard di sicurezza sono rigorosamente regolamentati.
 

La robotica e l'automazione offrono vantaggi significativi nell'affrontare questi punti dolenti nell'industria alimentare e delle bevande:

1. Forza lavoro costante e affidabile
I robot forniscono un'alternativa affidabile alla manodopera umana, in grado di lavorare 24 ore su 24 senza affaticarsi. Questo garantisce una produttività costante e riduce il rischio di infortuni sul lavoro associati ai compiti ripetitivi.

2. Maggiore precisione e sicurezza
I sistemi automatizzati possono eseguire compiti con alta precisione e coerenza, riducendo la probabilità di errori che potrebbero compromettere la sicurezza alimentare. Questo è cruciale per mantenere i rigorosi standard igienici richiesti nella lavorazione degli alimenti.

3. Flessibilità e adattabilità
Sebbene i robot abbiano tradizionalmente faticato ad adattarsi rispetto ai lavoratori umani, i progressi tecnologici stanno colmando questo divario. I sistemi di produzione adattiva e controllo consentono ai robot di passare rapidamente tra diversi compiti e gestire vari formati di imballaggio. Questa flessibilità è ulteriormente migliorata dall'integrazione dell'intelligenza artificiale (AI) e dell'apprendimento automatico basato sul cloud, permettendo ai sistemi di apprendere e adattarsi nel tempo.

Nonostante i numerosi vantaggi di questa nuova tecnologia, ci sono preoccupazioni significative con l'adozione dell'automazione e della robotica nell'industria alimentare. Una preoccupazione principale è la sostituzione dei lavoratori umani; tuttavia, la nuova tecnologia richiede comunque una transizione nella formazione rispetto alla perdita totale di posti di lavoro, poiché è necessaria manodopera qualificata per operare, monitorare e mantenere queste macchine avanzate.

Inoltre, l'investimento iniziale necessario per automatizzare una linea di produzione può essere considerevole, ponendo una barriera finanziaria significativa per molte aziende. Infine, c'è la sfida di mantenere queste macchine. Sebbene i robot e i sistemi automatizzati siano progettati per essere adattabili, garantire che possano continuamente adattarsi a nuovi compiti e prodotti richiede ingegneria sofisticata e supporto continuo, sollevando interrogativi sulla fattibilità e flessibilità a lungo termine di tali tecnologie.

L'emergere della nuova tecnologia di stampa 3D ha affrontato molte di queste preoccupazioni per le aziende che sono pronte ad adottare approcci moderni. 
 

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, sta diventando uno strumento vitale per migliorare le capacità della robotica e dell'automazione nell'industria alimentare e può affrontare alcune delle principali sfide con l'automazione della linea di produzione di alimenti e bevande. 

1. Produzione rapida di parti personalizzate MRO/di ricambio
La stampa 3D consente la produzione rapida di parti e utensili personalizzati, che possono essere adattati a compiti specifici sulla linea di produzione. Questo è particolarmente utile per creare componenti come pinze, spintori e divisori che devono essere adattati a diverse dimensioni e forme di prodotti. La Australian Meat Process Corporation (AMPC) utilizza la tecnologia di stampa 3D per produrre cerniere di ricambio per stampanti di etichette che erano parte integrante della linea di produzione, risparmiando migliaia di costi di sostituzione. Ridurre i tempi di produzione delle parti con la produzione additiva aiuta a ridurre il peso finanziario iniziale dell'acquisto e del retrofit di una linea per l'automazione. 
 

2. Soluzioni convenienti
La possibilità di stampare parti su richiesta riduce la necessità di grandi inventari di pezzi di ricambio. Questo inventario digitale consente di risparmiare spazio e riduce i costi associati alla conservazione di componenti raramente utilizzati. Inoltre, le parti stampate in 3D possono essere prodotte a una frazione del costo e del tempo richiesto dai metodi di produzione tradizionali. Le piastre di spinta stampate in 3D aiutano a migliorare l'efficienza sugli elementi critici delle linee di confezionamento che spesso richiedono riparazioni e sostituzioni. 

3. Progressi nei materiali
I moderni materiali di stampa 3D, come le plastiche rinforzate con fibra di carbonio, offrono la resistenza e la durata necessarie per le applicazioni di confezionamento. Sebbene alcuni materiali non siano ancora adatti per il contatto diretto con gli alimenti, i continui progressi stanno espandendo la gamma di materiali sicuri e di qualità alimentare disponibili per l'uso negli ambienti di produzione. I materiali hanno la precisione e l'affidabilità necessarie per creare componenti robusti necessari per funzionare in sistemi robotici avanzati.  

Aziende come Danone hanno utilizzato con successo pinze a vuoto stampate in 3D nei loro stabilimenti lattiero-caseari, dimostrando significativi risparmi sui costi e un aumento dell'efficienza. Queste applicazioni mostrano come la stampa 3D possa fornire soluzioni pratiche e reali che migliorano la flessibilità e l'adattabilità dei sistemi automatizzati.
 

Scopri di più sul ruolo critico della stampa 3D nella produzione di alimenti e bevande 

Con l'evolversi delle capacità dei materiali e delle tecnologie di stampa 3D, la loro integrazione con la robotica e l'automazione diventerà sempre più fluida. Possiamo immaginare un futuro in cui una parte significativa dei componenti della linea di produzione è stampata in 3D, migliorando l'adattabilità e l'efficienza complessiva del processo di produzione.

Trasformazione digitale
Il passaggio verso inventari digitali e connettività basata sul cloud snellirà ulteriormente le operazioni, consentendo la gestione remota e il rapido dispiegamento delle parti. Questo permetterà ai produttori di mantenere un'elevata operatività e di rispondere rapidamente a qualsiasi problema che si presenti. Può essere difficile progettare nuove parti quando la linea di produzione è lontana dai team di ingegneria e progettazione che creerebbero la parte. Tuttavia, con una tecnologia come Digital Source, è possibile inviare parti alla produzione da qualsiasi luogo. Il team di progettazione può essere a Francoforte e inviare informazioni sulle parti da stampare alla fabbrica di Boston.

 
Innovazione guidata dall'IA
L'integrazione dell'IA renderà i sistemi di produzione additiva più intelligenti ed efficienti. Le stampanti dotate di IA possono ottimizzare il processo di stampa, garantendo la migliore qualità e prestazione delle parti prodotte. Questo ciclo di miglioramento continuo guiderà ulteriori progressi sia nella robotica che nella stampa 3D. Sistemi intelligenti con raccolta dati basata sul cloud saranno in grado di ottimizzare le prestazioni delle stampanti e la produzione delle parti.

In conclusione, la convergenza di robotica, automazione e stampa 3D è destinata a rivoluzionare l'industria alimentare e delle bevande. Affrontando sfide chiave come l'affidabilità della manodopera, la sicurezza e l'adattabilità, queste tecnologie stanno aprendo la strada a un futuro più efficiente e resiliente nella produzione alimentare. Con il progredire e l'accessibilità di questi strumenti, la loro adozione non sarà una questione di se, ma piuttosto di quanto estensivamente saranno utilizzati per trasformare l'industria.