Nell’industria dei PCB molte operazioni vengono ancora condotte manualmente. La robotica può progressivamente aiutare ad automatizzare anche queste fasi.
Le fabbriche di PCB si basano ancora molto sulla manodopera per tutte le operazioni di contorno: un trend destinato a cambiare con l’arrivo di nuove soluzioni robotiche.
di Anna De Marco
Gli addetti ai lavori lo ripetono in coro: immaginare che in Europa possano nascere rapidamente e in gran numero fabbriche per la produzione di PCB non è un’ipotesi realistica. Troppo elevati gli investimenti e troppo radicata la supply chain in Estremo Oriente per considerare realizzabile un’impresa del genere. Qualche movimento però si vede. Il gruppo lituano Teltonika ha quasi completato la realizzazione del primo stabilimento di questo tipo sul suolo europeo, dopo anni in cui non se ne vedeva uno. L’inizio della produzione è stato annunciato per i prossimi mesi 2025 e riguarderà PCB per impieghi ad alta tecnologia delle tipologie HDI, SBU, rigido-flessibili e ad alta frequenza. La produzione iniziale sarà di 600 metri quadrati al giorno con l’obiettivo di raggiungere i 300.000 metri quadrati l’anno con turni 24/5 e anche maggiori se si arriverà a 24/7. La previsione è di dare impiego a circa 6.000 persone, che conferma come l’industria dei PCB sia ad alta intensità tecnologica e di capitale, ma anche di manodopera.
MANODOPERA E CONCORRENZA
Esplorando però i fornitori di tecnologie previsti per il nuovo impianto vediamo anche la presenza di Elinta Robotics, un system integrator di Kaunas, città lituana, che lavora essenzialmente con robot FANUC. Quale tipo di robotizzazione verrà introdotta nel sito non è dato sapere. In Teltonika, che ha aperto un nuovo ufficio a Milano nel giugno 2024, stanno comprensibilmente molto abbottonati. Ma il trend che sta portando robot industriali e cobot negli impianti per produrre PCB è in crescita, e lo sarà sempre di più in futuro per due motivi: da un lato le aziende cinesi o taiwanesi del settore si devono confrontare con la carenza di manodopera specializzata e con le difficoltà di gestione di un personale sempre più “mobile”; dall’altro i siti produttivi che apriranno in Occidente, per essere competitivi con quelli orientali, dovranno adottare automazioni altamente spinte.
Il progetto del gruppo Teltonika per il suo avveniristico parco tecnologico a Vilnius, in Lituania, che prevede anche un sito di produzione di PCB ad alta tecnologia.
ANTROPOMORFI PER L’AOI
Già oggi i più moderni macchinari per l’assemblaggio dei PCB adottano al loro interno soluzioni custom di bracci robotizzati che posizionano i componenti, li saldano e li testano. Ma parlando di robot più tradizionali, come gli antropomorfi, gli SCARA o i Delta, vediamo come si stiano impossessando sempre di più di fasi della filiera fino a ieri gestite manualmente.
Per esempio, robot a sei assi svolgono compiti di ispezione ottica automatica (AOI), soprattutto per posizionare, ruotare e rimuovere le schede. Non soltanto sgravano gli operatori di un compito estremamente ripetitivo, ma li sottraggono anche alle esalazioni provenienti dai circuiti stampati appena prodotti e a possibili esposizioni alla luce infrarossa emessa dalle macchine AOI. Esistono esempi di impianti robotizzati di questo tipo in grado di asservire contemporaneamente due macchine e di processare oltre 700 schede per turno, con tempi ciclo approssimativamente di una scheda al minuto, comprendendo anche la fase di controllo ottico.
La diffusione sempre più capillare degli AGV nell’intralogistica di stabilimento lascia poi intravvedere anche interessanti possibilità di sviluppo di questi mezzi robotici nelle fabbriche di PCB, soprattutto per convogliare i batch di PCB finiti alle linee di confezionamento o verso i magazzini.
L’APPORTO DI SCARA E DELTA
Altre tipologie di robot che possono trovare ampio impiego nelle fabbriche di circuiti stampati sono gli SCARA e i Delta. I primi possono rivelarsi utili in varie funzioni, come per esempio per controllare la presenza di bobine nei PCB multilayer, o per posizionare le schede di grandi dimensioni nelle attrezzature di test o per spostare la sonda di controllo sulle schede di piccole dimensioni e con fori piccoli.
I robot Delta possono rivelarsi utili nel confezionamento di circuiti stampati di piccole dimensioni, in particolare FPC (flessibili), che si rivelano difficili da collocare negli appositi contenitori. Questi robot possono svolgere il compito in modo totalmente automatico, raggiungendo e superando una cadenza di 60 pezzi al minuto.
I robot possono dare un contributo sostanziale anche nelle fasi di ispezione visiva e di rework dei circuiti stampati.
CERTIFICAZIONE ESD
Anche i produttori di robot hanno intuito le potenzialità del mercato dell’industria dei PCB e di quella elettronica in generale. Mitsubishi Electric, per esempio, ha sviluppato una versione ESD, protetta dalle cariche elettrostatiche, per tutta la sua linea di robot MELFA, che comprende anche modelli collaborativi. All’ultima edizione della fiera Focus on PCB di Vicenza del maggio 2024, la multinazionale giapponese era presente con un suo stand per mostrare le potenzialità di questi prodotti anche nella fase di rework dei PCB giudicati difettosi dopo i test di controllo qualità. I robot di Mitsubishi Electric dotati di certificazione ESD presentano alcune variazioni rispetto ai modelli standard per tutelare i componenti da eventuali scariche improvvise, che potrebbero compromettere il prodotto finale.
Questi robot dispongono anche della certificazione per camera bianca (ISO Class) rilasciata dall’Istituto Fraunhofer IPA, l’ente certificatore per questo tipo di regolamentazione. Si tratta di una certificazione molto richiesta nel settore elettronico, dove spesso vengono eseguiti test in camera bianca con ricircolo forzato d’aria per evitare alle microparticelle di entrare in contatto con il prodotto e contaminarlo.
UN PERCORSO AGLI INIZI
Nonostante le notevoli promesse, comunque, la robotizzazione dell’industria dei PCB è ancora agli inizi e deve superare molti step evolutivi prima di colonizzare appieno il settore. Le linee produttive sono nella maggior parte dei casi customizzate e rendono difficili le standardizzazioni che consentono invece ai robot di dare il meglio di sé. Anche gli spazi fisici negli stabilimenti esistenti sono compressi e rendono complessa l’integrazione non soltanto delle soluzioni robotiche per il pick & place ma anche quella degli AGV. L’uso di materiali speciali, le piccole dimensioni dei componenti e la necessità di numerosi trattamenti chimici nel processo richiedono precauzione nell’impiego dei robot, che devono avere caratteristiche particolari di protezione ed eventualmente essere dotati di sensori aggiuntivi per performare in sicurezza. E poi, naturalmente, l’impiego di robot, per quanto sempre più semplificato da sistemi di programmazione user friendly, richiede alle aziende competenze specifiche, che vanno formate.
TUTTI I VANTAGGI DEI ROBOT
L’impiego dei robot industriali nell’industria dei PCB avrà in prospettiva ricadute positive in vari ambiti e seguirà alcuni trend che, al momento, è possibile sintetizzare in quattro punti.
- L’uso dei robot consentirà il passaggio da applicazioni a stazione singola o linea singola alle applicazioni su più linee. È difficile per le aziende di PCB esistenti introdurre completamente i robot per realizzare una produzione automatizzata. È necessario investire una grande quantità di fondi per la trasformazione, ma si può procedere con una trasformazione graduale delle singole stazioni e linee. Dopo aver ottenuto risultati evidenti, si potrà gradualmente ampliare il campo di applicazione.
- Dall’applicazione di robot semplici ci si allargherà rapidamente all’uso di altre apparecchiature intelligenti come gli AGV. Attualmente, gran parte del trasferimento dei materiali tra le linee di processo viene eseguita manualmente. L’integrazione di robot e AGV può permettere un trasferimento più ordinato dei materiali.
- La delocalizzazione favorirà la robotizzazione. Il trend è passare da una situazione in cui le fabbriche di PCB sono molto localizzate e centralizzate (nel Far East) a una in cui i produttori cercheranno di realizzare più siti vicino ai mercati di destinazione e lontani da influenze geopolitiche negative. La costruzione di più siti produttivi favorirà l’adozione di soluzioni robotiche omogenee e pianificate.
- La combinazione di robot industriali e Internet of Things renderà il processo produttivo più intelligente e flessibile. ©ÈUREKA!
Cobot della serie MELFA di Mitsubishi Electric dotato di protezione ESD dalle scariche elettrostatiche per l’industria elettronica.
