Aplicaciones en digitalización para el sector Metalmecánico

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En medio de la crisis del coronavirus, entre restricciones de salida y de contacto con otras personas, se alude permanentemente a un término clave que la industria y la economía vienen considerando desde hace tiempo una panacea: la digitalización. Se espera que los datos colectivos anónimos de usuarios de telefonía móvil proporcionen a los especialistas en virología, encargados de buscar respuestas sobre la duración y la prevalencia de la epidemia, información sobre el comportamiento de la población y mejoren de esta forma las predicciones.

Las herramientas digitales conocidas desde hace tiempo para la comunicación y visualización a distancia han incrementado repentinamente su relevancia y su empleo en todos los sectores económicos como consecuencia de la necesidad de aislamiento y distanciamiento social.

Políticos, médicos y altos ejecutivos de la industria se reúnen por medio de videoconferencias, las escuelas imparten sus clases virtualmente y las herramientas de mantenimiento a distancia adquieren el estatus de componentes indispensables para el sistema.

La industria es consciente desde hace tiempo del potencial de la digitalización. Las expectativas y finalidades son diversas e incluyen el desarrollo más ágil de máquinas más flexibles, una mayor fiabilidad y un mantenimiento (a distancia) eficiente, una mejor documentación, un grado de automatización mayor, efectos de aprendizaje por comparabilidad en masa y capacidad de autoaprendizaje: la lista de posibilidades es infinita. No son pocas las personas que, en vista de los actuales desafíos, desearían que los procesos de digitalización y de ampliación de las redes necesarias, como el nuevo estándar de telefonía móvil 5G, estuvieran mucho más avanzados: «La 5G Industrial es la puerta de entrada a una red inalámbrica integral para la producción, el mantenimiento y la logística. La alta velocidad de datos, la transmisión ultra fiable y los tiempos de espera extremadamente bajos, permitirán aumentar significativamente la eficiencia y la flexibilidad del valor añadido industrial», afirma Eckard Eberle, CEO de la unidad de negocio de Siemens Process Automation. Eberle es responsable del centro de pruebas 5G de esta empresa. y está probando desde hace meses en Nuremberg la banda de frecuencia de 3,7 - 3,8 GHz en un entorno industrial real con componentes logísticos, sistemas de control y dispositivos IO.

Análisis completo de proceso, desde el diseño

Aunque también sin 5G se pueden ver ya interesantes aplicaciones para el soporte digital de las empresas de automatización. Existe software especializado para encontrar el diverso posible origen de los errores de fabricación: la propia edición del sistema CAD, el rendimiento del sistema CAM o del postprocesador, la parametrización de las CNC y los reguladores de accionamiento, el sistema mecánico de la máquina, las herramientas, en teoría incluso el material de la pieza. El programa Analyze MyWorkpiece/Toolpath de Siemens comprueba los datos de salida de las distintas partes del sistema, como el archivo STL del sistema CAD, el archivo MPF del sistema CAM o del postprocesador, el registro de los valores nominales de posición y, finalmente, la forma en que el regulador de accionamiento y el sistema mecánico de la máquina y la herramienta han implementado estos datos. De esta forma, el aseguramiento de la calidad de datos CAD/CAM, por ejemplo de piezas de gran formato, puede realizarse en un paso previo a la fabricación.

Sensórica en la herramienta de corte

Un objetivo destacado al que pueden contribuir las soluciones digitales es minimizar los descartes de piezas. Un ejemplo de ellos lo tiene la empresa Paul Horn GmbH y el grupo Kistler quienes están trabajando conjuntamente en la detección de problemas de mecanizado que se manifiestan debido a materiales defectuosos, materiales de corte desgastados o rotura de herramientas.

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Los expertos en tecnología de medición dinámica registran la presión, la fuerza, el par de giro y la aceleración y han desarrollado en estrecha colaboración con los ingenieros de Horn una solución para la supervisión de herramientas en tiempo real en procesos de micro torneado. El sistema Piezo Tool System (PTS) se compone de un sensor de fuerza que se inserta en la herramienta de torneado y que proporciona información sobre el estado de la herramienta durante el mecanizado. El sistema es idóneo para el empleo en trabajos de torneado, en especial en el ámbito micro. En este caso, como las desviaciones son menores, son menos efectivos otros métodos de medición alternativos como la vigilancia de la potencia de accionamiento del motor de husillo principal. Tampoco la medición del ruido estructural proporciona resultados satisfactorios constantes con las piezas de pequeño tamaño. La solución no requiere intervención en el control CNC y su uso es independiente del equipo. Como consecuencia, el PTS asegura reducir los costes de producción y amplía las capacidades de fabricación.

Más allá de un PLC tradicional

Los procesos de producción reales ya se pueden rastrear digitalmente de una manera altamente efectiva. El desafío práctico radica en conectar la automatización a los sistemas de TI. Los sistemas de manejo basados en la plataforma ctrlX AUTOMATION de Bosch Rexroth asegura que puede reducir el gasto de ingeniería hasta en un 50 % utilizando tecnología de aplicaciones de software abierto para su programación, tal como lo hace un teléfono inteligente. Una ventaja es que estas aplicaciones no están atadas a la adquisición con un fabricante exclusivo por un elevado costo de licencia y admite más de 30 estándares y protocolos de TI. De acuerdo con Bosch Rexroth, ctrlX AUTOMATION no es un simple controlador lógico programable (PLC) que ejecuta una secuencia lógica con base a entradas y salidas de la máquina, ahora obtiene esos datos de piso de la planta hacia una base de datos y de ahí a un sistema empresarial (MES o ERP) que muestra reportes en tiempo real del proceso de producción para la toma de decisiones, por ejemplo, analizar el Overall Equipment Efficiency (OEE), la calidad del producto y la trazabilidad en caso de algún reclamo por garantía.

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Automatización de AGVs para optimizar la cadena de suministro

Los vehículos automáticos guiados (AGV) se encargan del transporte interno de mercancías en las plantas inteligentes. El sistema de gestión ActiveShuttle (AMS) de Bosch Rexroth es el corazón del sistema general y crea mapas dinámicos del área de operación de forma independiente. El software de control detecta de forma independiente los cambios en la infraestructura, calcula automáticamente la ruta alternativa óptima y se comunica con otros vehículos de la flota. A través de su trabajo en red con los asistentes de producción APAS y la estación de trabajo de ensamble inteligente ActiveAssist, por un lado, y los sistemas de gestión y producción de mercancías por el otro, el ensamblaje y la logística están más vinculados, para un flujo de valor optimizado con sistemas autónomos gamas de materiales más cortas e inventarios más bajos. Desde el punto de vista de manejo de activos, este tipo de soluciones está guiando el camino para los sistemas de asistencia que aumentan la productividad en máquinas móviles, como carretillas elevadoras y camiones industriales, con sistema electro hidráulicos conectados para sistemas de accionamiento y sistemas hidráulicos de trabajo. Los usuarios solo deben integrar estos vehículos en sus soluciones de IoT. Los sistemas de TI acceden a los datos operativos de los actuadores individuales directamente. Esto permite, por ejemplo, conceptos de mantenimiento predictivo o nuevos modelos comerciales dependientes del uso.

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