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Los últimos avances en medición óptica 3D y tecnología de automatización permitirán a las fábricas del futuro alcanzar nuevos niveles de eficacia y productividad en la manufactura.

Resumen

La tendencia hacia la automatización está muy avanzada. La Federación Internacional de Robótica (International Federation of Robotics) calcula que para el 2018 se instalarán aproximadamente 1.3 millones de robots industriales nuevos en fábricas de todo el mundo. Para decirlo con otras palabras, «los robots industriales están conquistando el mundo». Eso es lo que dice la organización, según el interés en la tecnología que tienen varias industrias diferentes, desde la automotriz hasta la aeroespacial. El concepto de «industria 4.0» de vincular al mundo del trabajo con el mundo virtual ha prosperado, al igual que la demanda de una mejora continua de calidad.

Es sabido que la manufactura cada vez está más automatizada y que la producción manufacturera por trabajador está en aumento. Según la Asociación Nacional de Fabricantes (NAM, National Association of Manufacturers), la producción por hora de todos los trabajadores del sector de la manufactura ha aumentado más de 2.5 veces desde 1987, mientras que los fabricantes de bienes duraderos casi triplicaron su productividad laboral durante ese período.

Los fabricantes buscan tener mayor productividad y calidad y el interés por las fábricas inteligentes es cada vez mayor. Si usted tiene curiosidad por estas fábricas del futuro, no es el único. Según una encuesta realizada por la Sociedad de Ingenieros Fabricantes (SME, Society of Manufacturing Engineers), más de la mitad de los fabricantes prevén invertir en tecnologías de manufactura avanzada dentro de los próximos dos años.

¿Por qué conviene la manufactura avanzada?

Lograr una ventaja competitiva fue el principal factor que impulsó la necesidad de mejoras en la manufactura avanzada, según los encuestados por la SME. También mencionaron factores como el aumento de oportunidades comerciales, la mejora de eficacia en la producción, la adaptación a las necesidades de los clientes y la mejora de la calidad. Para las empresas que ya han invertido en manufactura avanzada, informan haber percibido mejoras en la calidad y fiabilidad de sus productos, una mayor velocidad de producción, menores costos de producción y un mejor rendimiento de los productos acabados.

Se necesitan diversas tecnologías para percibir estos beneficios. La SME advirtió que el software avanzado, la robótica industrial, la detección avanzada, el control de procesos y la medición y la manufactura adicional eran algunas de las áreas de inversión más populares.

Mientras los fabricantes se esfuerzan por cubrir puestos de producción altamente calificados, según la NAM, «el 80 por ciento de los fabricantes afirman que hay una escasez moderada a grave de aspirantes idóneos para puestos de producción calificados y altamente calificados». Es posible que la tecnología tenga intervenir para cubrir esa falta.

Ya sea que el incentivo para la automatización sea mejorar la productividad, responder a la falta de habilidades o simplemente mantener la competitividad, las fábricas del futuro necesitarán funcionar a niveles increíblemente superiores. Esto implica reducir el tiempo de medición y proporcionar mediciones durante el proceso, lo que optimiza los procesos de control de calidad. El mercado exige que la inspección sea ascendente. En otras palabras, es clave detectar los defectos lo antes posible.

Tal como se observa en las fábricas inteligentes, en el pensamiento esbelto y en la automatización creciente, manufactura está evolucionando rápidamente y exige que el control de calidad avance a la par de la producción. Los sistemas de imágenes ópticas 3D y los robots son una forma de mejorar la calidad. Los últimos avances en la medición óptica 3D, la integración de robots y la tecnología de automatización permiten a los fabricantes desarrollar nuevas soluciones para hacer posible hoy las fábricas del futuro.

Una solución nueva

Una de estas tecnologías es el FARO Cobalt Array Imager. Es un sensor 3D sin contacto de grado metrológico que ofrece una fácil integración con el área de producción para optimizar el control de calidad en la línea y mejorar los tiempos del ciclo de inspección. El Cobalt Array Imager se puede combinar con un robot para automatizar la digitalización, la inspección y la verificación de piezas en cualquier momento de la producción, y ofrece varias opciones de instalación. Con la matriz de múltiples generadores de imágenes, facilitada por el procesamiento interno registrado de Cobalt, se puede combinar una cantidad ilimitada de generadores de imágenes 3D para escanear de manera simultánea en una misma computadora.

Metrología automatizada

Los fabricantes buscan constantemente maximizar la productividad y automatizar los flujos de trabajo en toda la fábrica. Los nuevos avances en metrología hacen que sea posible automatizar los procesos fundamentales de inspección de calidad. Un ejemplo de metrología automatizada sería colocar un sensor Cobalt en un robot. El sensor Cobalt está sincronizado con los movimientos del robot y, por lo tanto, el robot puede posicionar el sensor en diferentes puntos en torno a la pieza o al ensamblaje que se está inspeccionando y capturar de manera precisa los datos de medición 3D. Los datos capturados luego se comparan con un archivo CAD para determinar si la pieza o el ensamblaje están dentro de las tolerancias permitidas.

Otro ejemplo de metrología automatizada es utilizar sensores Cobalt en configuraciones de matrices de múltiples generadores de imágenes donde hay una cantidad ilimitada de sensores Cobalt que funcionan juntos para inspeccionar una pieza o un ensamblaje. Esta disposición elimina la necesidad de contar con un robot porque se pueden configurar los múltiples sensores Cobalt para que rodeen la pieza o el ensamblaje que se está inspeccionando. Las matrices de múltiples generadores de imágenes amplían el área de escaneado para brindar un control rápido y automático de todas las superficies de un objeto, lo que disminuye notablemente el tiempo de ciclo.

De hecho, la disposición del robot se puede combinar con la configuración de una matriz de múltiples generadores de imágenes para permitir montar múltiples sensores Cobalt en un mismo robot. O bien, para inspeccionar piezas y ensamblajes de gran tamaño, se pueden montar múltiples sensores Cobalt en varios robots para básicamente rodear al objeto o al ensamblaje que se está inspeccionando.

Independientemente de si se monta un Cobalt en un robot o de si se utilizan varios sensores Cobalt en una configuración de matriz de múltiples generadores de imágenes, la tecnología detrás del Cobalt reduce el tiempo del ciclo e incrementa la productividad al automatizar las mediciones.

Cómo funciona: explicación de Cobalt

El Cobalt permite repetir las mediciones de piezas, lo que proporciona una solución de aceptado/rechazado rápida y precisa. Permite hacer escaneos 3D en la planta de producción o en la línea de montaje. Con la tecnología estructurada de luz azul, el Cobalt proyecta patrones de luz generados digitalmente sobre una superficie. Las cámaras capturan el patrón y se calcula la nube de puntos 3D a partir del patrón y la geometría conocidos.

¿Cómo se ve la inspección? Se mueve rápidamente. La luz azul parpadea durante dos segundos. Dos cámaras estéreo capturan los datos mientras se mide la pieza o el ensamblaje. El procesamiento de la nube de puntos se realiza dentro de la misma unidad Cobalt. Se puede organizar en varias configuraciones: una implementación manual o implementaciones automatizadas ya sea con la integración con un robot o en configuraciones de matrices de múltiples generadores de imágenes. Cuando los Cobalt Imagers están agrupados, se obtiene un rango de cobertura más amplio en el mismo tiempo de inspección. Por ejemplo, cuando se colocan múltiples Cobalts en un robot, se reduce aún más el tiempo de medición en el sitio e incrementa la productividad.

Aplicaciones

Tanto la industria automotriz como la aeroespacial o la de maquinado se pueden beneficiar de esta tecnología, al igual que cualquier otra industria que tenga la necesidad constante de innovar y lograr una precisión superior. Cualquier control de calidad o verificación de ensamblaje automatizado sería ideal para un sistema de inspección Cobalt. Imagine la inspección de la puerta de un auto. El sistema podría inspeccionar millones de puntos de una vez, de manera rápida y precisa. Los tiempos de productividad de la inspección se acortan sin sacrificar la precisión en el proceso.

Las posibilidades de la aplicación incluyen la inspección de primeros artículos, la inspección de láminas metálicas y la inspección de herramientas y matrices. El sistema resuelve diversos problemas de inspección como la inspección de piezas de fundición para detectar mínimas tolerancias del material, la inspección de forjas para detectar defectos, la inspección de geometrías complejas como perfiles air-foil, la inspección de piezas de máquinas en el momento de la fabricación y la inspección de moldes para determinar el acabado y la geometría de la superficie. La solución automatizada Cobalt es útil para la inspección de piezas moldeadas por inyección, la inspección de piezas manuales de moldeo, el proceso de aprobación de piezas de producción (PPAP, Production Part Approval Process) y para los trabajos de ingeniería inversa.

Retorno de la inversión

Si bien es posible que las innovaciones tecnológicas traigan aparejado un nuevo precio de la tecnología, el sistema está disponible a un precio accesible y permite obtener un rápido retorno de la inversión. Los operarios pueden maximizar la productividad al reducir el tiempo del ciclo necesario para realizar inspecciones. Además, se pueden eliminar los desechos y la repetición de trabajos ya que los operarios pueden reconocer desviaciones de las piezas en una fase temprana del proceso de inspección. En sus diferentes configuraciones, el Cobalt Array Imager es una de las soluciones de metrología dimensional que automatiza el control de calidad y la inspección tanto en la línea como fuera de ella.

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