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Soluzione di automazione a bassa rumorosità per prove acustiche

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MRK Systeme e HIWIN sviluppano una cella di prova innovativa per Infineon

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Quando si tratta di misurare i segnali acustici più deboli, c’è una cosa che non deve assolutamente accadere: la metrologia stessa non deve diventare una fonte di interferenza. Questa era proprio la sfida che MRK Systeme GmbH si trovava ad affrontare. In qualità di integratore di sistemi a servizio completo, l’azienda sviluppa soluzioni di automazione che utilizzano cobot e robot industriali per un’ampia gamma di settori e applicazioni altamente specializzate.
Per un progetto impegnativo del cliente presso il produttore di semiconduttori Infineon, MRK ha unito la propria competenza a quella dello specialista in tecnologia di azionamento HIWIN. Insieme hanno sviluppato una soluzione che trasforma quella che in origine era un’applicazione di laboratorio gestita manualmente in una cella di prova altamente automatizzata e di livello industriale – con la massima precisione, un’elevata risposta dinamica e una fluidità di funzionamento praticamente impeccabile. L’obiettivo era quello di effettuare misurazioni acustiche su componenti di dimensioni minime, come i microfoni per l’elettronica di consumo (ad esempio le cuffie intrauricolari), in condizioni assolutamente prive di interferenze, senza rumori estranei o vibrazioni.

L’impulso decisivo per l’attuale collaborazione è arrivato all’inizio del 2025, sebbene i primi contatti tra MRK e HIWIN risalgano a due o tre anni fa. Già allora HIWIN si era affermata come partner affidabile nel campo della tecnologia di azionamento e aveva particolarmente impressionato con la sua competenza nella progettazione di azionamenti. «Sappiamo bene che il nostro punto di forza risiede nell’integrazione dei sistemi. Quando si tratta di progettazione di azionamenti, ci affidiamo volentieri a partner esperti. Ed è proprio in questo ambito che HIWIN ci ha impressionato fin dall’inizio», afferma Michael Mohre, amministratore delegato di MRK Systeme GmbH, descrivendo la collaborazione.
Con il lancio della serie di attuatori elettrici, si è finalmente presentata l’opportunità di applicare nuovamente questa competenza in un progetto adeguato. Da questa combinazione – un rapporto di collaborazione consolidato e una nuova soluzione tecnologica – si è rapidamente sviluppata una rinnovata partnership, caratterizzata da un approccio pratico, rapidità e un elevato livello di competenza tecnica. «Siamo aperti a tutte le tecnologie: in definitiva, ciò che conta davvero per noi è ciò che funziona effettivamente nel progetto. E sotto questo aspetto, HIWIN ci ha semplicemente impressionato ancora una volta», afferma Mohre.
I requisiti per la nuova soluzione erano tutt’altro che semplici: era necessario combinare movimenti altamente dinamici con il massimo livello di precisione di posizionamento, garantendo al contempo un funzionamento assolutamente fluido e privo di vibrazioni. A ciò si aggiungevano la necessità di integrazione in un ambiente di controllo basato su Siemens tramite Profinet, un funzionamento continuo e affidabile con diverse migliaia di cicli a settimana e la sfida di far funzionare diversi sistemi in parallelo e in stretta vicinanza tra loro senza causare interferenze acustiche reciproche.

Perché gli attuatori elettrici HIWIN si sono rivelati la scelta migliore
Già nella fase di progettazione sono stati esaminati in dettaglio vari principi di azionamento. Alla fine ha prevalso la soluzione di HIWIN. In particolare, la combinazione di precisione meccanica, architettura di sistema coerente e facile integrazione si è rivelata decisiva.

Il cuore del sistema è costituito da due attuatori elettrici HIWIN sincronizzati, che aprono e chiudono la camera di misura insonorizzata. Essi svolgono quindi un ruolo centrale nell’intero processo, poiché ogni movimento deve essere altamente dinamico, preciso e, al contempo, assolutamente privo di interferenze.
Dal punto di vista tecnologico, gli attuatori elettrici si basano su una vite a ricircolo di sfere “peeled” per impieghi gravosi, sviluppata appositamente. Ciò garantisce una trasmissione della forza particolarmente fluida senza effetti stick-slip e consente un’elevata ripetibilità anche durante il funzionamento continuo. Allo stesso tempo, il design riduce al minimo le vibrazioni naturali e il rumore meccanico. Il risultato è un funzionamento eccezionalmente fluido – un fattore cruciale per le applicazioni sensibili dal punto di vista acustico, in cui anche le più lievi vibrazioni o oscillazioni smorzate potrebbero distorcere i risultati di misura.
A ciò si aggiungono l’elevata rigidità meccanica e la capacità di spostare in modo affidabile e controllato anche grandi masse in movimento. Questo perché i componenti coinvolti non sono affatto leggeri: le parti mobili della camera di misura insonorizzata sono di costruzione solida e pesano ciascuna ben oltre 100 chilogrammi. Le forze corrispondentemente elevate devono essere assorbite in modo sicuro e applicate con precisione dagli attuatori utilizzati. Ciò rende ancora più impressionante il fatto che gli attuatori elettrici raggiungano queste prestazioni in un design compatto. Un’ampia gamma di opzioni di fissaggio a bullone e di centraggio facilita inoltre l’integrazione nel sistema complessivo e offre un elevato grado di flessibilità nella configurazione della macchina. «Il funzionamento fluido era uno dei criteri chiave – non solo durante il movimento, ma anche a macchina ferma. È proprio questo l’aspetto che ci ha convinto degli attuatori elettrici HIWIN», spiega Thomas Rödig, responsabile di progetto presso MRK.

Un altro vantaggio decisivo risiedeva nell’approccio sistemico integrato di HIWIN. Anziché dover combinare singoli componenti di diversi produttori, è stato utilizzato un pacchetto di azionamento completamente coordinato, composto da attuatori elettrici, servomotori della serie EM1 e servoazionamenti ED1.
Questo approccio basato sul sistema offre vantaggi fondamentali: i componenti sono perfettamente abbinati tra loro, garantendo un comportamento di controllo particolarmente stabile e ripetibile, anche in una rete di assi sincronizzati. Allo stesso tempo, elimina gran parte dello sforzo di integrazione e messa a punto che altrimenti sarebbe necessario. L’integrazione tramite Profinet nel sistema di controllo Siemens esistente è avvenuta senza intoppi e senza ulteriori problemi di interfaccia.
Il risultato è un sistema di azionamento estremamente stabile con tempi di messa in servizio ridotti e massima affidabilità di processo. «È stata proprio la combinazione di meccanica, motore e controllo degli azionamenti da un unico fornitore a farci risparmiare molto tempo – e, soprattutto, a darci tranquillità», sottolinea Rödig.

Perfetto coordinamento durante il funzionamento
Le prestazioni del sistema si evidenziano nei dettagli durante il funzionamento: due attuatori elettrici aprono in sincronia la camera di misura insonorizzata, dopodiché un robot collaborativo subentra nel processo di caricamento. Supportato da un sofisticato sistema ottico 3D, rileva la posizione esatta dei minuscoli campioni di prova, compensa le deviazioni in tempo reale e posiziona i componenti con precisione all’interno della camera di misura. Gli attuatori elettrici richiudono quindi l’alloggiamento in modo così silenzioso che nemmeno le misurazioni acustiche più sensibili ne risentono. L’intero processo si svolge in modo completamente automatico, affidabile e riproducibile. Anche quando diversi sistemi vengono utilizzati in parallelo, non si verificano interferenze acustiche reciproche, il che sottolinea la scalabilità della soluzione.

La partnership come fattore chiave di successo
Un fattore chiave di successo del progetto è stata la stretta collaborazione basata sulla partnership tra MRK, HIWIN e Infineon. Fin dalle prime fasi del progetto è stato effettuato un test di fattibilità congiunto direttamente presso la sede del cliente finale, utilizzando hardware reale e in condizioni operative effettive.
«Il test in loco è stato fondamentale. Ci ha permesso di individuare potenziali difficoltà in una fase precoce e di risolverle immediatamente», spiega Michael Bachschneider, il rappresentante sul campo di HIWIN responsabile del progetto.
Inoltre, MRK ha ricevuto la visita dell’HIWIN Academy Truck in una fase iniziale del progetto. Ciò ha offerto anche a Infineon, in qualità di cliente finale, l’opportunità di farsi un’idea diretta della tecnologia e delle soluzioni di HIWIN direttamente in loco. Il dialogo diretto e la dimostrazione dal vivo della tecnologia di azionamento hanno svolto un ruolo fondamentale nel creare fiducia e nel consolidare ulteriormente la decisione di adottare la soluzione congiunta.
Anche durante la fase di implementazione, il dialogo è rimasto intenso e orientato alla ricerca di soluzioni. Il dimensionamento congiunto dei sistemi di azionamento, i tempi di risposta rapidi alle richieste tecniche e una linea di comunicazione diretta tra i team hanno garantito un elevato livello di fiducia ed efficienza. “Abbiamo semplicemente avuto una buona sensazione al riguardo: HIWIN è stata veloce, flessibile e orientata alle soluzioni. È esattamente ciò di cui si ha bisogno in progetti come questo», afferma Michael Mohre, descrivendo la collaborazione.

Oggi, questo successo si concretizza in una soluzione che convince sia dal punto di vista tecnologico che economico. I processi manuali in laboratorio sono stati notevolmente ridotti, mentre, al contempo, la riproducibilità dei risultati di misura e la produttività sono state significativamente aumentate.
Il sistema non solo soddisfa gli esigenti requisiti di qualità di Infineon, ma offre anche un elevato grado di flessibilità per futuri adattamenti e ampliamenti.

La partnership tra MRK Systeme GmbH e HIWIN GmbH è quindi da tempo andata ben oltre l’ambito di un singolo progetto. Essa incarna l’automazione moderna: l’interazione tra competenze specialistiche, una visione condivisa delle applicazioni complesse e la capacità di sviluppare soluzioni innovative in uno spirito di collaborazione.
«La collaborazione è stata eccellente – e vediamo chiaramente qui un potenziale per molti altri progetti», afferma Michael Mohre, guardando al futuro.

Quando precisione, competenza nei sistemi e partnership collaborativa si uniscono, il risultato è più di una semplice soluzione di automazione funzionale: si crea una forza innovativa sostenibile.

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