Los avances tecnológicos en robótica, digitalización y automatización de equipos y procesos industriales están marcando el camino hacia una fabricación avanzada más inteligente, eficiente y sostenible.
En esta transformación, la I+D+I juega un papel decisivo para transferir conocimientos y soluciones innovadoras al tejido productivo, optimizando y mejorando los procesos, reduciendo los costes y aumentando la productividad, la competitividad y sostenibilidad a través del desarrollo de tecnologías punteras de última generación.
El Centro Tecnológico IDEKO es uno de los principales motores en I+D+I aplicada a la fabricación industrial. En la 32a edición de la Bienal de Máquina Herramienta, 32BIEMH volverá a demostrarlo con un abanico de soluciones que muestran las capacidades de sus cuatro grupos de investigación: diseño e ingeniería de precisión, procesos de fabricación, dinámica y control, y TICs y Automatización.
Desde nuevas células robóticas capaces de realizar operaciones de mecanizado de materiales compuestos ligeros con una gran precisión, seguridad y limpieza, hasta diferentes aplicaciones de la Inteligencia Artificial en procesos de manufacturing, pasando por su expertise en el texturizado de superficies y la eliminación de vibraciones.
Todo ello evidenciando una apuesta por impulsar la sostenibilidad del sector a través de soluciones que contribuyen a la reducción de residuos, de perturbaciones en máquina (errores y averías) y en los operarios (ruido) durante los procesos productivos, así como al aumento de la eficiencia energética de las máquinas.
Los demostradores del centro de investigación estarán ubicados en el stand E15, del pabellón 1 del Bilbao Exhibition Centre (BEC).
Célula robótica para un mecanizado limpio y preciso de composites
La aproximación de IDEKO a la robótica se basa en otorgar a robots comerciales capacidades únicas para que sean capaces de realizar tareas con gran precisión, que un equipo de estas características no es capaz. El centro tecnológico lo consigue gracias a su especialización combinando conocimiento adquirido por sus diferentes grupos de investigación: diseño e ingeniería de precisión, procesos de fabricación, dinámica y control, y TICs y Automatización.
Un ejemplo de este trabajo se podrá ver en el demostrador central de IDEKO en la nueva edición de la BIEMH: una solución robótica desarrollada en el marco del proyecto europeo FIBREMACH, que engloba el conocimiento de sus cuatro grupos y que permite mecanizar piezas de materiales compuestos de fibra de carbono o de vidrio con una gran precisión, eficiencia y limpieza.
Las cámaras rastrean y monitorizan la posición del robot en 6 grados de libertad (GDL) en tiempo real mediante el seguimiento del cabezal y enviando al robot las compensaciones que el sistema multicámara indica para realizar la trayectoria con una mayor precisión y operar de manera más inteligente.
Gracias a este sistema, el robot corrige continuamente y a alta velocidad su posición y orientación en base a las mediciones de las cámaras, y puede mecanizar con una precisión de entre 0,1 y 0,2 milímetros en todo el área de trabajo del robot, lo que supone mejorar la precisión del robot en un factor de cuatro veces respecto a su capacidad original.
Esta capacidad sitúa a la célula como una alternativa más flexible y reconfigurable para el mecanizado de piezas de composite que tradicionalmente se mecanizan con máquinas-herramienta más complejas.
Además, el equipo de dinámica y control de IDEKO ha implementado un detector automático de chatter para identificar posibles problemas y ajustar automáticamente la rotación del husillo para eliminar las vibraciones durante el mecanizado.
Mediante sensores integrados en el robot se miden y analizan las vibraciones generadas en el mecanizado. En caso de detectar vibraciones excesivas que pueden surgir por utillajes mal amarrados o herramientas desgastadas, el robot automáticamente modifica sus parámetros de trabajo para reducir las vibraciones y evitar que la pieza se dañe.
Al mismo tiempo, se ha incorporado un sistema de monitorización en la nube que incluye funciones analíticas integradas basadas en aprendizaje automático para la supervisión automática del proceso y del robot, poniendo a disposición de los operarios todos los datos medidos para su posterior análisis y visualización. El objetivo es poder, de manera preventiva, tomar las decisiones oportunas tanto de mantenimiento como de funcionamiento.
Soluciones para diagnosticar y resolver marcas superficiales
IDEKO cuenta con una amplia experiencia en elevar la eficiencia de los procesos de mecanizado y la productividad a través de la introducción de tecnologías de última generación y soluciones avanzadas.
Una de las problemáticas más habituales en los procesos de fabricación son las marcas superficiales de pieza, que pueden causar varios problemas como afectar la estética del producto, comprometer la integridad estructural y reducir la precisión dimensional. Estos problemas son particularmente críticos en sectores como la máquina-herramienta, la automoción o la industria aeroespacial, donde la calidad de la superficie es esencial para el rendimiento y la seguridad de los componentes.
El rectificado es uno de los procesos en los que es más frecuente encontrar este problema superficial, ya que implica la eliminación de material con granos abrasivos (muelas de rectificado) que pueden dejar marcas si no se controlan adecuadamente los parámetros del proceso.
Otro proceso susceptible a este problema es el mecanizado de componentes esbeltos en aluminio y titanio, donde las distorsiones y las tensiones residuales pueden resultar en marcas superficiales.
Se trata de errores muy complejos de caracterizar y resolver, imperfecciones que pueden ser más pequeñas que un micrómetro, y que se generan normalmente por efectos combinados del propio proceso y del comportamiento dinámico de la máquina o la herramienta de corte.
El Centro Tecnológico IDEKO es especialista en la medición y análisis de marcas superficiales en procesos de fabricación, identificando las causas y proporcionando soluciones tecnológicas avanzadas para reducirlas y eliminarlas.
IDEKO emplea para ello tecnologías avanzadas de diagnóstico de la topografía superficial y las marcas de ondulación, estableciendo una relación entre la vibración de la herramienta-pieza y las características de la ondulación. A través de un modelo de simulación el centro puede predecir el efecto de la vibración de la máquina-herramienta en la topografía superficial. Esta medición ayuda a identificar qué frecuencia de falla está generando las características de ondulación.
A partir de este conocimiento, IDEKO es capaz de caracterizar y resolver las marcas; es decir, identificar la causa y evitarla. Pero además, con estos mismos conocimientos, el centro tecnológico también puede generar a través del proceso de rectificado una topografía controlada en la superficie que le proporciona una funcionalidad especial como la mejora de la lubricación, la reducción de la fricción y el desgaste, o la mejora de la estanqueidad. Funciones muy útiles en componentes de sectores como el de automoción o el de ferrocarril.
Tecnologías de texturizado
Una de las tecnologías de texturizado superficial de IDEKO es Fast Dressing Servo (FDS). Entre las aplicaciones de superficies texturizadas, destaca la tribológica, que mejora hasta un 30% las propiedades de fricción en componentes industriales mediante técnicas de rectificado. Permite generar diferentes texturas controlando la geometría y distribución de estas, lo que resulta en coeficientes de fricción reducidos y una producción más eficiente en términos de tiempo y costes. Se valida mediante pruebas tribológicas y es aplicable en piezas grandes, como las guías de máquinas-herramienta. Estas superficies normalmente se texturizan mediante el floreteado, el cual es un método manual, costoso y poco repetitivo, por lo que la alternativa de IDEKO permite un texturizado por rectificado más eficiente, automatizado, controlado y ergonómico.
En la dirección de evitar marcas indeseadas, IDEKO emplea la tecnología VVA (Virtual Vibration Absorber) como método avanzado para la reducción activa de vibraciones forzadas, una solución especialmente útil en máquinas de alta precisión utilizadas en sectores como la energía y la industria aeroespacial. El VVA actúa como un actuador externo que puede eliminar eficazmente la vibración durante el proceso de mecanizado, lo que resulta en una mejora significativa de la calidad de la superficie y la precisión de las piezas fabricadas.
Además, el centro está especializado en la configuración de procesos de rectificado óptimos en función de los requerimientos de la aplicación, y dispone de tecnologías como el V3, ciclos de rectificado adaptativos con los que obtener mejoras en los procesos en términos de calidad y productividad, a la vez que aseguran la disminución y eliminación de las diferentes marcas o patrones superficiales en las piezas, como pueden ser la hélice o el waviness.
Solución de amortiguamiento activo para barras de mandrinar
Las operaciones de mandrinado o torneado interior tienen la particularidad de que las dimensiones de la herramienta vienen determinadas por la geometría del orificio a mecanizar. Dada esta característica, a menudo estas herramientas suelen tener una relación de esbeltez (Longitud / Diámetro, L/D) elevada, lo cual hace que sean propensas a desarrollar vibraciones.
En los casos de esbeltez altas (L/D > 7), no es posible ejecutar un mecanizado estable si no se integra una solución antivibratoria en la herramienta.
Actualmente, el mercado ofrece soluciones antivibratorias pasivas integradas en la punta de la herramienta. Estas soluciones a medida se basan en introducir un amortiguador cuyas dimensiones, peso y frecuencia de suspensión se diseñan específicamente para cada barra de mandrinar. Debido a ello, estas soluciones pierden efectividad frente a variaciones de la longitud en voladizo o deficiencias de rigidez del amarre. Además de ello, cuando la esbeltez de la barra supera 10 veces su diámetro, la eficacia de las soluciones pasivas disminuye, lo que obliga a recurrir al uso de materiales avanzados como carburos para la fabricación del cuerpo de la barra, encareciendo en gran medida la solución y haciéndolo inviable para grandes diámetros.
Con el fin de superar todos estos inconvenientes, IDEKO ha desarrollado una solución activa modular. Este dispositivo es capaz de contrarrestar la vibración generada durante el mecanizado por medio de un actuador electromagnético. A través de un control de la vibración en tiempo real, el amortiguador activo puede adaptarse a variaciones de la longitud libre de la barra, o incluso carencias de rigidez provenientes del amarre de la herramienta. Además de ello, su configuración modular lo convierte en un sistema compacto acoplable a barras de mandrinar convencionales.
Esta característica permite un cambio de paradigma en el entorno industrial: en lugar de disponer de una variedad de barras amortiguadas pasivas, un solo amortiguador activo puede cubrir el rango de diámetros y longitudes de una multitud de barras con
amortiguación pasiva, convirtiéndose en una solución eficiente a nivel industrial. La solución propuesta ha sido validada en un rango de esbeltez desde 5 hasta 14 L/D.
Aplicaciones de IA para mejorar la competitividad de las empresas
La presencia de IDEKO en la Bienal de Máquina Herramienta volverá a servir también para dar a conocer la apuesta que el centro tecnológico ha realizado durante los últimos años para diseñar e implementar soluciones de inteligencia artificial (IA) capaces de optimizar la productividad y la eficiencia del tejido productivo, en especial de las pymes.
Esta apuesta, que es también fruto de una colaboración estrecha con el conjunto del ecosistema industrial, se ha traducido en la realización de varios programas piloto orientados tanto a la monitorización de componentes críticos de máquinas como a la detección de anomalías en el funcionamiento de la maquinaria.
Estos programas han sido posibles gracias a la recolección de infinidad de datos procedentes de las redes de sensores instaladas en diversas máquinas a lo largo del mundo, que son las que permiten monitorizar el funcionamiento de la maquinaria y así obtener la información necesaria para optimizar diferentes procesos. Este flujo continuo de captura de datos permite a IDEKO la monitorización del estado de los componentes y la detección de anomalías.
La inteligencia artificial se alimenta de gran cantidad de datos provenientes de redes de sensores desplegadas en maquinaria industrial. Gracias a la aplicación de la inteligencia artificial al manufacturing las empresas pueden evitar averías y paradas de producción no programadas, elevar la disponibilidad de los equipos y garantizar su óptimo rendimiento a la hora de producir piezas y componentes de alto valor añadido.
Píldoras de inteligencia artificial para empresas industriales
El stand de IDEKO en la Bienal de Máquina Herramienta acogerá la celebración de “IDGOSARIA”, tres talleres entre los días 4 y 6 de junio dirigidos a mostrar las ventajas de la implantación de procesos de inteligencia artificial para las empresas industriales. Los asistentes podrán disfrutar de un desayuno en un ambiente propicio para el intercambio de ideas y conocimientos. El responsable del grupo de investigación TICs y Automatización de IDEKO, Iñigo Bediaga, junto a una persona experta del ámbito industrial, serán los encargados de explicar los beneficios que tiene para las empresas la transformación de datos en información útil a través de estas herramientas digitales de cara a la optimización de los procesos productivos.
