Se l'ampliamento dell'offerta è una buona cosa per i consumatori, l'impatto sull'ambiente è decisamente meno positivo. Con aziende manifatturiere che pensano soprattutto a differenziare i prodotti agendo su prezzo, qualità e unicità per attirare i clienti, l'altra faccia del ciclo di vita di un prodotto viene spesso trascurata.
I processi attualmente utilizzati per progettare e produrre prodotti possono presentare problemi quando si arriva alla fase di riciclo e recupero dei materiali. Molti prodotti sono tipicamente composti da diversi materiali, che sono spesso difficili da separare e recuperare in fase di smaltimento. Di conseguenza, si perde una quantità considerevole di materiali potenzialmente riciclabili, innescando così la necessità di aggiungere materie prime "vergini" per fabbricare nuovi prodotti.
L'evoluzione tecnologica sta portando alla ribalta svariate soluzioni che consentono di automatizzare la cernita dei componenti disassemblati, contribuendo a incrementare sia la precisione, sia la velocità. Queste tecnologie sono però ancora in fase di sperimentazione e resta molta strada da fare prima che diventino di uso comune.
Passo dopo passo verso un futuro riciclabile
Un modo per superare questo problema è progettare prodotti che possano essere facilmente riciclati alla fine del loro ciclo di vita, per favorire uno smontaggio più facile e snellire il processo di separazione dei componenti in frazioni per il riciclo. Questo era l'obiettivo di uno studio di Max Ashford, uno studente britannico dell'École Cantonale d'Art de Lausanne (ECAL), l'università di arte e design che si trova a Renens in Svizzera. Intitolato RUEI_01, o "Robotic Unmanufacturing Embedded Information", lo studio riguardava la creazione di una scarpa da allenamento che potesse essere facilmente disassemblata da un robot, separando i vari componenti in frazioni pronte per il riciclo.
“Un difetto fondamentale di molti processi di riciclo è la mancanza di informazioni sugli oggetti da manipolare e sui materiali che contengono,” dice Max. “Mentre alcuni elementi vengono effettivamente riciclati, molti materiali potenzialmente riciclabili ma più difficili da individuare o separare finiscono fra i rifiuti indifferenziati. Se si potessero riciclare questi materiali, si ridurrebbe drasticamente l'estrazione e la lavorazione di materie prime vergini, con il relativo aggravio economico e ambientale.”
Il progetto RUEI_01 è stato realizzato per mettere in discussione gli approcci tradizionali al design dei prodotti e per dimostrare la fattibilità di applicare l'automazione robotica allo smontaggio di un prodotto e al recupero dei materiali utilizzati per produrlo.
“Per mostrare che cosa fosse possibile ottenere progettando un prodotto fin dall'inizio nell'ottica del riciclo, ho voluto utilizzare un oggetto che normalmente è difficile da riciclare,” spiega Max. “Le scarpe sportive erano la scelta ideale. Sono composte da molti materiali diversi, fra cui tessili, plastica e colla, e solitamente vengono smaltite quando si usurano, generando grandi quantità di rifiuti non riciclabili."
De-produzione robotica
Dopo aver contattato Benoit Gerber, Product Manager di ABB, nella fase di ricerca per il suo progetto, Max ha chiesto se ABB poteva fornire un robot e l'assistenza necessaria per aiutarlo a realizzare la sua idea. ABB, che già fornisce attrezzature e competenze per l'insegnamento dell'automazione robotica in scuole e università di tutto il mondo, ha messo a disposizione di Max un robot collaborativo YuMi® a braccio singolo, con il relativo software di programmazione.
“Vogliamo mostrare ai lavoratori di domani il ruolo importante che i robot possono svolgere nel trasformare l'industria manifatturiera e trasferire loro le competenze e le capacità di cui hanno bisogno per operare con successo nei luoghi di lavoro del futuro,” afferma Benoit Gerber. “Ponendo l'enfasi sulla sostenibilità, il progetto di Max si lega anche al nostro scopo di aiutare le aziende manifatturiere a individuare modalità per utilizzare la tecnologia per rendere più sostenibili sia i processi di produzione, sia i prodotti.”
Dimostrando come si possono progettare prodotti nell'ottica del riciclo fin dall'inizio, il progetto RUEI_01 offre alle aziende manifatturiere nuove opportunità di ridurre al minimo l'impatto ambientale, sia riducendo i rifiuti, sia favorendo il riciclo di materiali di alta qualità che possono essere riutilizzati per fabbricare altri prodotti.
“La scarpa del progetto RUEI-01 è stata progettata per essere riciclata con processi robotizzati e contiene tutte le informazioni sulla sua composizione in formato digitale,” spiega Max. “Grazie a questa tecnica possiamo utilizzare un robot per "de-costruire" la scarpa, smontandola e separando i materiali che possono poi essere riciclati in modo semplice ed efficiente. Potenzialmente, questo metodo può creare frazioni estremamente accurate e verificabili di materiali riciclati di alta qualità."
Partendo da zero, Max ha sviluppato un concetto di scarpa composta da una tomaia staccabile applicata su una suola stampata in 3D con una serie di robot. Un codice QR sulla linguetta contiene tutte le informazioni sulla scarpa, incluse le istruzioni per il suo smontaggio.
Leggendo il codice QR, il robot comincia a separare le varie parti della scarpa, a partire dalle stringhe che vengono tagliate con un apposito utensile. Dopo aver rimosso le stringhe, il robot con la sua pinza stacca la tomaia e altre parti, finché non resta solo la suola. Man mano che viene staccata, ogni parte viene depositata in una cassetta dedicata per il riutilizzo.
Una volta ultimato il processo, le cassette contenenti le varie frazioni possono essere trasferite, per riciclare i componenti.
Per eseguire le varie operazioni di smontaggio della scarpa, il robot YuMi a braccio singolo è dotato di vari utensili, fra cui una speciale pinza in grado di leggere il codice QR e afferrare la scarpa, e un utensile di taglio per le stringhe. Con il suo design compatto e la portata fino a 0,5 kg, il robot di ABB è ideale per maneggiare i materiali leggeri presenti in questo progetto. Inoltre, grazie alle funzionalità di sicurezza avanzate, come il braccio imbottito e i sensori di emergenza che consentono di arrestare il movimento in pochi microsecondi, YuMi elimina la necessità di dispositivi di protezione come le barriere, proponendosi così come soluzione ideale per la formazione in ambienti scolastici.
Un altro vantaggio dell'utilizzo di YuMi a braccio singolo è la sua semplicità, che ne fa uno strumento ideale per utilizzatori novizi. Oltre alla programmazione guidata (lead-through), che consente di programmare il robot muovendo fisicamente il braccio nelle posizioni richieste, YuMi utilizza anche il nuovo software Wizard Easy Programming di ABB, che non richiede di imparare a scrivere codice grazie all'utilizzo di semplici blocchi grafici che rappresentano i vari comandi.
“Il software Wizard Easy Programming di ABB è fantastico per un utilizzatore inesperto come me che non ha mai programmato un robot,” dice Max. “Senza dover imparare il codice di programmazione, sono riuscito a programmare il robot semplicemente posizionando i vari comandi con la tecnica drag-and-drop.”
Per verificare che la soluzione funzionasse correttamente, Max ha utilizzato anche RobotStudio, lo strumento di programmazione offline di ABB. Utilizzato dai clienti di ABB in tutti i settori, RobotStudio consente di creare, collaudare e perfezionare modelli digitali di installazioni robotiche complete in un ambiente virtuale, per verificarne il funzionamento in un ambiente produttivo reale.
“Il software RobotStudio di ABB è stato molto utile anche per generare il programma finale necessario per istruire il robot,” sottolinea Max. “Con l'aiuto di Benoit Gerber di ABB e seguendo i tutorial su YouTube relativi al robot YuMi a braccio singolo e a RobotStudio, ho imparato a utilizzare il software per ottimizzare le prestazioni del robot e assicurarmi che fosse in grado di smontare la scarpa nel modo corretto.”
Prossimo passo
Le potenzialità del concetto RUEI_01 sono già state riconosciute. Oltre a vincere il BCV Award di ECAL e il premio Eyes on Talent Award, RUEI_01 è stato fra i finalisti del prestigioso James Dyson Award, un concorso internazionale di design nato per celebrare, incoraggiare e ispirare la prossima generazione di ingegneri progettisti. Max è stato anche invitato a parlare alla 2021 Dutch Design Week, per spiegare come RUEI_01 potrebbe influire sul futuro dell'industria manifatturiera.
A lungo termine, Max vorrebbe che la sua idea fosse adottata nei processi produttivi dei principali marchi mondiali di calzature sportive.
“Ogni anno nel mondo vengono prodotti 23 miliardi di paia di scarpe e, nello stesso arco di tempo, circa 300 milioni di paia vengono gettati,” conclude Max. “Idee come RUEI_01 potrebbero dare un enorme contributo alla riduzione dei rifiuti generati da questo processo, aiutando i produttori a migliorare la loro sostenibilità e a garantire una fornitura di materie prime di alta qualità che potrebbero riutilizzare per fabbricare nuovi prodotti.”
Insegnare agli studenti come fare la differenza in modo sostenibile Il progetto RUEI_01 è solo uno dei tanti esempi di utilizzo dei robot ABB per mostrare agli studenti il potenziale dell'automazione robotica, con applicazioni che spaziano dall'ingegneria alla produzione, dall'architettura al design di prodotto. Dotando i giovani delle competenze e dell'esperienza necessarie per programmare e utilizzare i robot, ABB punta a creare opportunità di lavoro per il futuro, riducendo al tempo stesso l'impatto ambientale grazie a livelli superiori di efficienza e produttività. Per maggiori informazioni visitate www.abb.com/robotics.
