Aplicaciones robóticas para lijado

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El fabricante de embarcaciones Sea Ray acelera la producción y elimina el lijado manual que requiere mano de obra aplicando la robótica y un cepillo abrasivo de nylon. Si bien el este texto explica el uso de estas tecnologí­as para acabados en fibra de vidrio, las mismas pueden ser ampliamente aplicadas a partes metálicas.

Dentro de la industria de fabricación de embarcaciones, Sea Ray es conocida por su innovación. A la compañí­a, que diseña y fabrica más de 40 modelos de botes que van desde 19' hasta lanchas de lujo de 65', se le ha acreditado como pionera en varios frentes como, por ejemplo, ser los primeros en usar fibra de vidrio en la construcción de embarcaciones de recreo.

Hoy en dí­a, la compañí­a continúa buscando nuevos métodos para la construcción más precisa de sus productos, al mismo tiempo que acelera la producción.

El enfoque de Sea Ray, que proviene de la industria automotriz, incluye el uso de la robótica para automatizar tareas especí­ficas, como la aplicación de capas de gel en cascos y cubiertas de fibra de vidrio. Los recubrimientos de gel proporcionan una superficie brillante visualmente atractiva en una amplia gama de colores al tiempo que sirven para proteger el laminado subyacente de los efectos de la exposición a los rayos UV y la absorción de agua.

La firma también utiliza la robótica para el corte de agujeros de precisión y la eliminación de bordes de recorte en exceso.

Aunque la automatización de ambos procesos ya no es algo nuevo en la industria, Sea Ray está dando el siguiente paso al aplicar la robótica para reemplazar un laborioso y lento proceso de lijado manual con la ayuda de un cepillo abrasivo.

Una forma en la que nos diferenciamos de la mayorí­a de los fabricantes de embarcaciones de recreo es mediante el uso de la robótica para lijar el interior de nuestros cascos, dice John Potter, programador de robótica de Sea Ray.

Potter es responsable de la cubierta de Sea Ray y de la celda de acabado del casco. Después de aplicar el gelcoat exterior al molde en otra estación, las láminas de fibra de vidrio se enrollan a mano en capas. La celda de recorte se utiliza para realizar los cortes de orificios necesarios en ambas cubiertas y cascos que facilitan la instalación del hardware una vez que la pieza alcanza el ensamblaje. Algunos ejemplos de los cortes de orificios incluyen cardán, ventana y llenado de combustible.

Como ejemplo del aumento de la eficiencia sobre el trabajo manual, ahora los robots pueden completar una plataforma que anteriormente requerí­a cuatro empleados y tomaba dos horas, en menos de 45 minutos.

Actualmente, la celda de recorte puede completar aproximadamente 20 a 25 partes por semana.

Una vez completado este trabajo, la superficie interior de la fibra de vidrio debe lijarse para eliminar las fibras independientes que se endurecen a lo largo de los radios, junto con cualquier otra área áspera o elevada. El lijado manual del interior de un casco estándar puede llevar hasta 3,5 horas laborales.

"Querí­a usar los robots para hacer la misma cantidad de trabajo en aproximadamente 15 minutos", explica Potter.

Más allá del ahorro de tiempo y la calidad constante, la automatización del proceso de lijado ofrece otro beneficio clave: liberar a los trabajadores de uno de los pasos más complicados de la producción.

"(El lijado manual) es uno de los trabajos menos deseables en cualquier instalación de construcción de barcos", dice Potter. "Si el polvo de fibra de vidrio en el aire entra en contacto con su piel, puede ser bastante incómodo".

Aunque puede parecer una tarea sencilla, el uso de la robótica en un casco de fibra de vidrio flexible presenta varios desafí­os.

Incluso con las partes colocadas en los localizadores que están bloqueados en su lugar, muchas variables pueden hacer que las secciones de la parte queden ligeramente fuera de lugar. La temperatura o el tiempo de curado de la laminación son algunos ejemplos.

"En la mayorí­a de las aplicaciones automatizadas, un robot está programado para repetir una ruta sin excepción. Con las variaciones en la posición parcial no tenemos ese lujo", explica Potter. Para compensar, los robots tienen que buscar en cada parte individual y desplazar los cortes de los orificios de acuerdo con la posición real de la parte. Al principio, esto resultó ser bastante difí­cil.

Además, para proteger el brazo robótico contra daños, la programación del control de movimiento genera una condición de falla y detiene el proceso si la resistencia de torque supera un nivel seguro. Con las almohadillas de lijado de disco estándar que Potter probó inicialmente, el sistema falló cada vez que tocó la superficie del casco.

Encontrar la herramienta adecuada para la aplicación resultó ser difí­cil de alcanzar durante varios años. Después de cierta persistencia, Potter descubrió una alternativa a través de una búsqueda en lí­nea que sintió que valí­a la pena probar: el producto era un cepillo de nylon abrasivo de Brush Research Manufacturing.

La lí­nea de cepillos de discos abrasivos NamPower de la compañí­a está compuesta por filamentos de nylon abrasivos flexibles unidos a una base termoplástica reforzada con fibra. Con una combinación única de abrasivo de carburo de silicio y cerámica, los filamentos abrasivos funcionan como limas flexibles, que se adaptan a los contornos, a los bordes y superficies de lijado.

El cepillo de nylon abrasivo es duradero y autoafilable, lo que proporciona un excelente rendimiento y vida útil. Debido a su construcción de filamento lineal, a medida que los cepillos entran en contacto con las superficies de trabajo, el grano del filamento desaparece, exponiendo nuevas partí­culas de corte. A diferencia de las cerdas de los cepillos metálicos, las fibras de nylon no son propensas a deformarse o romperse.

Los cepillos NamPower funcionan bien con materiales compuestos, así­ como para operaciones de combinación de bordes, desbarbado, pulido y otros acabados de superficies para una variedad de metales y aleaciones.

"Lo que hace que este pincel en particular sea único para esta aplicación es que me permite un poco de 'cojí­n', por así­ decirlo", dice Potter. "Una vez que entra en contacto con la superficie del casco si hay una pequeña variación en la resistencia, el cepillo continuará lijando y no fallará".

Para facilitar la selección y prueba del cepillo, Potter trabajó con Chip Truman, de John McCormack Company, un representante de varios fabricantes de herramientas de corte y soportes que atiende a clientes automotrices, aeroespaciales, médicos e industriales en Indiana, Ohio, Kentucky y Tennessee (Estados Unidos).

Con personal casi exclusivamente compuesto por ingenieros experimentados, Truman dice que el rol de su compañí­a va más allá de simplemente "vender una herramienta" y, en cambio, se trata de trabajar con los clientes en mejoras de procesos que pueden generar ahorros significativos en los costos.

No se trata solo de vender la herramienta, sino de cómo aplicarla", dice Truman. "En algunos casos, estamos trabajando en un proceso que nunca se ha intentado antes, como en esta aplicación con Sea Ray"

En este caso, los dos colaboraron en la prueba de los cepillos NamPower para determinar el grano ideal, la longitud del filamento y el diámetro del filamento para la aplicación. Otra decisión clave fue la configuración de relleno. El cepillo de nylon abrasivo se presenta en dos estilos: el estilo de punto, para el acabado de superficies de uso general y el estilo de turbina para aplicaciones más agresivas.

Potter finalmente seleccionó el estilo de la turbina, ya que además de eliminar áreas ásperas en la fibra de vidrio, la superficie interior tení­a que ser ligeramente desbastada para promover la unión con un gelcoat blanco que se aplica en un paso posterior.

Truman dice que su firma también pasó tiempo discutiendo con Potter las formas de adaptarse a la variabilidad de la superficie de fibra de vidrio. Se requerí­a un enfoque creativo para determinar la trayectoria que tomarí­a el pincel, la dirección en que girarí­a, la dirección de avance, la velocidad de avance, cómo mezclar superficies en esquinas, etcétera. Tuvimos que ser creativos para lograr el rendimiento que buscábamos, dice Truman.

Para llevar a cabo estas pruebas, Potter seleccionó el casco de lancha de dí­a más grande y más lento de la familia Sea Ray, el 350 SLX. Con una longitud total de 34' 6", el 350 SLX es un bowrider elegante con capacidad para hasta 18 pasajeros.

Hasta la fecha, el cepillo abrasivo se ha utilizado para lijar 15 a 20 de los 350 cascos SLX. La herramienta actualmente está programada para realizar el 85 % del lijado del interior del casco, ya que hay varias áreas pequeñas que no se pueden alcanzar con el cepillo.

"Los trabajadores aún tendrán que pasar un poco de tiempo lijando, pero en general será mucho más eficiente, más rápido y dará como resultado una reducción significativa en la mano de obra involucrada", dice Potter.

Sea Ray también está satisfecho con los mayores beneficios de seguridad y limpieza. Debido a que la cabina de robótica está encerrada, el polvo de fibra de vidrio creado se puede capturar, filtrar, recoger y desechar adecuadamente.

Potter dice que planea continuar expandiendo el uso de los cepillos abrasivos mientras sigue y documenta cuidadosamente los ahorros El plan es expandirse a otros cascos una vez que se marque el 350 SLX. En algún momento estaremos lijando el 90 o 100 % de los cascos. Esa es mi intención, dice Potter, agregando que Sea Ray fabrica aproximadamente 32 estilos de cascos separados.

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