Processo di produzione automobilistica: fasi, verniciatura e tecnologie pulite

Processo di produzione dell'auto

L'industria automobilistica è responsabile della progettazione, dello sviluppo, della fabbricazione, dell'assemblaggio, della commercializzazione e della vendita di automobili. La costruzione del veicolo si articola in diverse fasi:

Stampaggio e tranciatura (Disegno)

L'acciaio, fornito in rotoli, in lastre tagliate o come lamiera prima, viene inviato alle linee di stampaggio, dove prendono forma tutti i pezzi per comporre la carrozzeria del veicolo: fiancate, pianali, parafanghi, portiere, ecc.

• Coil (rotoli): rotoli di acciaio zincato di varie dimensioni e spessori vengono scaricati dai camion e trasferiti al ponte di rotazione per l'area di stoccaggio.
• Tranciatura delle lastre: il nastro viene tagliato in lastre di metallo che vengono inviate alle linee di stampaggio.
• Stampaggio sulla lastra: ogni lastra è posizionata sulla linea e sottoposta a una prima deformazione in presse a doppia stampata; seguono poi operazioni di finitura con presse semplici o trasferimento mediante aspirazione.

Saldatura

Il pezzo metallico che esce dal reparto di stampaggio è un insieme di pannelli che deve ora essere saldato per formare la scocca nuda, pronta per la verniciatura. In questo reparto, molto robotizzato, inizia realmente la catena di montaggio.

• Montaggio del telaio: un carrello di supporto mobile trasporta i componenti tra i robot di saldatura che uniscono pianali, parte anteriore e posteriore per costituire l'unità frontale, che formerà la base di rotolamento e irrigidirà la parte inferiore.
• Assemblaggio dei lati della scocca: i robot posizionano i pannelli laterali lungo la linea e li fissano con punti metallici. In parallelo vengono assemblati sottoinsiemi complementari e le superfici di finitura sono preparate dagli operatori nelle industrie fornitrici.
• Conformazione geometrica: dispositivi di controllo geometrico mantengono le parti in posizione mentre i robot realizzano i primi punti di saldatura.
• Assemblaggio della scocca: la scocca telaio viene saldata e completata con le alette del tetto e le chiusure (porte, cofano, portellone), prima di essere sottoposta a controllo. Le scocche finite vengono trasferite al reparto verniciatura.

Verniciatura

La scocca nuda riceve innanzitutto un rivestimento anticorrosivo completo e viene sigillata nelle giunzioni. Successivamente si applica una mano di fondo detta primer e infine lo strato di lacca che conferisce al veicolo il suo colore definitivo.

• Classificazione delle scocche: all'arrivo, le scocche vengono ordinate per gruppi di colore (raggruppate per famiglie cromatiche principali).
• Trattamento nei bagni: le scocche vengono pulite e sgrassate, quindi immerse in vari bagni che prevedono un trattamento elettrochimico per depositare uno strato di fosfato di zinco su ogni parte. Questi bagni costituiscono una protezione primaria e consentono ai successivi strati di aderire meglio. Dopo questo primo trattamento, le scocche sono risciacquate e asciugate in forno a 140–180 °C.
• Applicazione dei sigillanti: le scocche vengono poi inviate agli operatori per l'applicazione di stucco e sigillanti nelle linee di giunzione delle lamiere, per impedire l'ingresso di acqua, odori e polvere nell'abitacolo. Il miglioramento di queste protezioni può offrire garanzie contro la corrosione.
• Antigravel (antigraniglia): l'antigraniglia è applicato da robot e operatori, contribuendo a migliorare la tenuta della scocca e a proteggere le parti basse, particolarmente esposte agli spruzzi e alla corrosione. Dopo un altro passaggio in forno, le scocche sono ispezionate e vengono rimosse le eventuali eccedenze di materiale.
• Applicazione del primer: un sistema di verniciatura elettrostatica automatico deposita il primer sulle scocche nelle cabine specifiche. Il primer può variare in base al colore finale del veicolo e riduce gli effetti visivi delle proiezioni di ghiaia.
• Applicazione di base e trasparente con pistola: si utilizza lo stesso sistema di spruzzo elettrostatico per applicare la base e la vernice. Le finiture vengono curate dagli operatori. La carrozzeria viene levigata, pulita e passata in forno. Le basi di colore definiscono la tonalità e lo smalto (trasparente) conferisce l'aspetto definitivo.
• Lucidatura, pulizia e controllo dell'aspetto: lungo tutta la linea la scocca è sottoposta a vari passaggi in forno, pulizie e controlli per individuare e correggere eventuali difetti di aspetto o rugosità. Alla fine della linea, un controllo visivo finale garantisce che la vernice sia perfettamente liscia.

Assemblaggio della carrozzeria

Dopo aver rimosso alcune chiusure per facilitare il montaggio, la scocca passa alle stazioni dove vengono installati rivestimenti, elementi elettrici e meccanici, vetri e altri componenti provenienti da altri stabilimenti.

• Banco di montaggio: quando la scocca entra nel reparto di montaggio, è contrassegnata con un numero di lancio. Viene assegnata una scheda di lancio (FAV) per ogni scocca, che la segue durante tutte le operazioni e indica i pezzi da assemblare. Ogni modulo aggiuntivo prodotto in parallelo riporta la stessa scheda.
• Rimozione e preparazione delle porte: le porte vengono rimosse e inviate a una linea parallela per essere preparate. L'assemblaggio elettrico inizia su travi e sottogruppi.
• Posizionamento del quadro strumenti: il quadro comandi, montato su una linea parallela, viene poi fissato alla scocca. Per facilitare la manipolazione e il posizionamento, l'operazione è assistita da un robot.
• Posizionamento del parabrezza: i principali vetri vengono installati mediante incollaggio diretto. L'operazione è assistita da robot per facilitare la movimentazione.
• Assemblaggio finale: le parti meccaniche, provenienti da centri specializzati e preparate offline, vengono integrate nel flusso di montaggio e installate sulla scocca.
• Finitura della scocca: la scocca viene dotata di ruote, volante, parafanghi, sedili e altri componenti.
• Installazione delle porte: una volta pronte, le porte vengono reinstallate sulla scocca originale, alla fine della catena di montaggio.

Controllo qualità e spedizione

Prima di essere inviato al canale di distribuzione, ogni veicolo è sottoposto a un'ampia serie di test per garantire la sicurezza e la soddisfazione del futuro proprietario. I veicoli conformi vengono testati su banchi di rotolamento o piste per verificare il corretto funzionamento dei sistemi meccanici.

• Spedizione: una volta approvati, i veicoli vengono caricati su rimorchi o vagoni ferroviari, a seconda della destinazione.

Nuove tecnologie

Le nuove tecnologie automotive offrono vantaggi sia per l'industria sia per l'ambiente. Tra queste troviamo:

GPL

Il GPL (gas di petrolio liquefatto) è composto principalmente da propano e butano; è spesso più economico e meno inquinante rispetto alla benzina. In alcuni paesi il suo impiego è stato favorito per specifici utilizzi (ad esempio taxi). Alcuni produttori, come Peugeot, hanno commercializzato versioni GPL di modelli di serie (ad esempio il '406 GPL' con 106 CV).

Iniezione diretta

L'iniezione diretta di benzina consente di utilizzare miscele magre aria/carburante e di ridurre i consumi. Motori con tecnologie tipo FSI adattano la miscela alle condizioni di guida e limitano l'accumulo di particolato e la formazione di NOx.

Biodiesel

Il biodiesel è un combustibile derivato da oli vegetali (arachidi, semi di girasole, soia) e viene miscelato con metanolo. Emette meno monossido di carbonio, idrocarburi e particolato rispetto al diesel tradizionale. È biodegradabile e può essere miscelato in diverse proporzioni con il gasolio. Il principale limite è il costo, ancora più elevato del diesel tradizionale, anche se la produzione su larga scala potrebbe ridurne il prezzo.

Ibrido

I veicoli ibridi combinano un motore a combustione interna e un motore elettrico. Sono ormai una tecnologia consolidata: dal 1997, ad esempio, in Giappone sono state vendute decine di migliaia di unità. I veicoli ibridi riducono i consumi medi (alcuni modelli dichiarano consumi intorno ai 6 l/100 km) grazie alla gestione elettrica in fase di avviamento e a basse velocità.

Gas naturale

I veicoli a gas naturale possono funzionare a gas o a benzina. Alcuni modelli a sei cilindri erogano potenze elevate; il gas può essere stoccato in serbatoi compatti come il gas naturale liquefatto (LNG) a temperature molto basse (-163 °C), oppure in serbatoi ad alta pressione per il GNC; l'autonomia e l'efficienza energetica possono variare a seconda della soluzione adottata.

Celle a combustibile a idrogeno

Le celle a combustibile rappresentano un'alternativa promettente: producono energia elettrica a partire da un combustibile (idrogeno puro, metanolo, gas naturale o persino carburanti convenzionali) attraverso ossidazione elettrochimica, eliminando i problemi di autonomia legati alle batterie. Prototipi come il 'NECAR 4' hanno dimostrato velocità e autonomie interessanti (es. 150 km/h e 450 km di autonomia in alcuni test).

Celle a combustibile a metanolo

Esistono prototipi di veicoli elettrici alimentati da una pila a combustibile che produce idrogeno dal metanolo e quindi energia elettrica. Secondo alcune case (es. Honda), sistemi destinati alla commercializzazione sono in sviluppo; una caratteristica interessante è la possibilità di collocare il sistema sotto il pianale, senza occupare spazio per i passeggeri.

Tendenze

Nel XXI secolo le automobili affrontano due sfide fondamentali: aumentare la sicurezza degli occupanti per ridurre il numero delle vittime degli incidenti stradali — nei paesi industrializzati una delle principali cause di mortalità nelle fasce più giovani e anche tra gli anziani — e, dall'altro lato, migliorare l'efficienza energetica per ridurre il consumo di risorse e l'inquinamento atmosferico, fattore chiave dell'effetto serra.

Per la sicurezza sono stati sviluppati numerosi sistemi (ABS, airbag, strutture a deformazione programmata, controllo di stabilità, ecc.). Sul fronte dell'efficienza, la crisi petrolifera e i rincari dei carburanti dagli anni '70 hanno spinto gli ingegneri a ridurre i consumi dei motori convenzionali (controllo elettronico del rapporto aria/carburante, riduzione dei pesi, miglioramenti aerodinamici) e ad accelerare lo sviluppo di motori alternativi e di carburanti rinnovabili. Per diminuire la dipendenza dal petrolio si è sperimentato l'uso di oli vegetali e si studia l'impiego dell'idrogeno prodotto da fonti rinnovabili (ad es. energia solare). L'idrogeno è un combustibile molto pulito, poiché la sua combustione produce principalmente acqua.

Inquinamento

La combustione del carbone, del petrolio e della benzina è la fonte di gran parte degli inquinanti atmosferici. I veicoli emettono una serie di inquinanti che influenzano negativamente la salute umana, la fauna, la flora e la composizione chimica dell'atmosfera. Le emissioni di anidride carbonica (CO2) e di idrocarburi, tra i principali inquinanti rilasciati dalle automobili, contribuiscono al riscaldamento globale. L'accumulo di questi gas intrappola parte della radiazione termica nell'atmosfera, causando un progressivo aumento delle temperature. Di fronte alla possibile riduzione delle risorse petrolifere (stime di esaurimento in alcune ipotesi entro decine di anni), le case automobilistiche hanno iniziato a cercare soluzioni progettuali e costruttive per veicoli che utilizzano carburanti alternativi: biodiesel, idrogeno liquido, metanolo, ecc.