Analisi e dimensionamento di un circolatorio per l’alimentazione di una cabina di sigillatura robotica per il settore automotive = Analysis and design of a network for the supply of a robotic sealing cell for the automotive industry

Scopo del presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con ABB Spa (Robotics & Discrete Automation business), è il dimensionamento di un circolatorio di alimentazione dei robot di sigillatura delle scocche delle automobili. La sigillatura è un’operazione del ciclo di produzione delle autovetture che avviene all’interno del reparto di verniciatura, l’applicazione del cordone di sigillante è necessaria per mantenere la carrozzeria, gli interni e l'esterno dell'autovettura protetti da sporco, sostanze corrosive e acqua. Il processo di sigillatura avviene monitorando pressione e temperatura di erogazione del sigillante e la sua velocità di applicazione, al fine di ottenere una forma della fettuccia di sigillante che abbia le dimensioni e l’aspetto estetico richieste. I valori ottimali di pressione e temperatura da utilizzare durante il processo, al variare della tipologia di sigillante, sono definiti in laboratorio mediante prove sperimentali. Risulta dunque di fondamentale importanza, per soddisfare i requisiti di alta qualità richiesti, il corretto dimensionamento del circolatorio che collega la stazione di pompaggio del sigillante al pannello di controllo in ingresso alla cabina di sigillatura. Il fluido sigillante ha un comportamento reologico che si differenzia da quello dei comuni fluidi newtoniani, infatti per questi fluidi la viscosità non è costante, ma varia col variare della velocità e della storia di sollecitazione, i sigillanti dunque sono fluidi tissotropici cioè hanno un comportamento pseudoplastico e tempo-dipendente, la struttura del fluido si disgrega sotto l’azione di taglio. Dopo aver analizzato i diversi modelli che descrivono il comportamento sotto l’azione di forze di taglio dei fluidi non Newtoniani si è studiato il moto di tali fluidi in tubazioni circolari e le relazioni che esprimono le perdite di carico che si riscontrano. In seguito, utilizzando il modello di fluido di Herschel-Bulkley è stato affrontato un esempio di dimensionamento di un circolatorio per alimentare una cabina di sigillatura, la scelta della portata e della velocità del fluido nella rete di alimentazione è dettata dalle caratteristiche del processo, quali metri da sigillare, tempo ciclo e dunque numero di robot da alimentare. Infine, al fine di avere un riscontro della validità del modello per questo tipo di applicazione si sono analizzate le perdite di carico acquisite una rete di alimentazione di sigillante reale.