Los robots están invitados al control de calidad – ¿Cómo vincular la metrología y la robótica?

La optimización de los procesos de fabricación se ha convertido en una prioridad para la mayoría de las industrias de la automoción y la aeronáutica. Las piezas diseñadas, fabricadas y desarrolladas en la actualidad son cada vez más complejas y exigen inspecciones más avanzadas y extensas con más fiabilidad y precisión en las mediciones.

Dado a que los planos ya no son tan sencillos y los ángulos ya no son solo rectos, hay que controlar más puntos y se necesitan más datos para realizar la inspección. Todos estos datos se obtienen midiendo muchas partes y todas esas capturas se obtienen realizando distintos controles y manipulaciones. No se logra ningún valor adicional teniendo personas realizando tareas repetitivas, aun siendo esenciales para el control de la calidad de diseños complejos y de formas libres. Siguiendo la tendencia de las líneas de montaje, los robots son más que capaces de ejecutar estas tareas repetitivas de tomar mediciones y capturar datos. De esta manera, se puede reasignar a esas personas a otras responsabilidades que requieran su aporte de conocimientos y destrezas.

Los robots están para reemplazar tareas, no a las personas.

Las compañías manufactureras pueden aumentar la productividad con los robots.

En el actual contexto de escasez de mano de obra y tiempo de trabajo limitado, los robots ofrecen una valiosa solución para completar ciertas tareas repetitivas, liberando a las personas para que hagan trabajos con más valor. Esta solución demostró ser efectiva en la línea de montaje y puede aplicarse al control de calidad del mismo modo para aumentar la productividad.

Robots para no expertos en robótica

¿Cómo puede una empresa integrar robots para controles de calidad sin tener ninguna experiencia en el campo de la robótica? ¿Cómo puede un especialista en metrología, que siempre ha dirigido a un equipo de operadores, agregar los robots a su proceso de control sin que ello afecte a la calidad de las inspecciones? ¿Supone la falta de conocimientos un obstáculo para cambiar el procedimiento? ¿Por dónde hay que empezar? ¿Cómo se puede optimizar el proceso de inspección de la mejor manera posible sabiendo que la geometría de las piezas es ahora más compleja que nunca?

Para muchos expertos en control de calidad, la robótica es sinónimo de algo desconocido. Es la vía que preferimos evitar para mantenernos en la zona de confort que tan bien conocemos. El laboratorio de metrología es, después de todo, un entorno controlado donde las inspecciones se pueden hacer sin dificultades. El CMM es también el instrumento de metrología más exacto para medir piezas con tolerancias mínimas. Dejar que el CMM y el laboratorio de metrología realicen los controles de calidad directamente en la línea de producción con robots puede parecer algo lejano. Por ello, el primer paso para llegar hasta ahí es volver a ver nuestra definición de incertidumbre.

Exactitud en el contexto de la fabricación

Control de calidad siempre significa exactitud. En un mundo ideal, cada una de las dimensiones de cada una de las piezas podría medirse con una precisión de micras.

Sin embargo, esa estrategia tendría un gran impacto en la productividad. La presión para producir, enviar y facturar las piezas lo más rápido posible es fuerte. En este contexto, ¿son absolutamente necesarias esas tolerancias mínimas en todas las entidades?

Distintos procesos en la producción de piezas generan procesos que son complejos y difíciles de predecir. Pueden aparecer springbacks al hacer un troquel, encogimientos al construir piezas de materiales compuestos a partir de un molde y fuerzas térmicas al soldar dos elementos juntos. Estos fenómenos representan verdaderos rompecabezas que no pueden ignorarse. Como resultado, las piezas de producción con precisiones de algunas decenas de micras son prácticamente imposibles.

Estos fenómenos que dominan el proceso de producción significan que las tolerancias están más bien dentro del orden de 500-750μm, ver 1-1,5mm en los perfiles de superficies. Por lo tanto, ¿es realmente necesario confiar en un instrumento de medición para obtener una precisión de micras? ¿Puede matizarse la necesidad de tolerancias estrictas en cada entidad para ganar productividad?

El segundo paso para integrar robots en el proceso de inspección, sabiendo que los metrólogos no son expertos en robótica, es optar por soluciones llave en mano.

Soluciones de inspección automatizado llave en mano

La mejor opción para los no expertos en robótica que quieren usar los robots para aumentar la productividad es optar por una solución de control de calidad automatizada llave en mano. Este tipo de solución, ya lista, ofrece muchas ventajas como la accesibilidad, la flexibilidad y la simplicidad.

El CUBE-R de Creaform es una maquina llave en mano precisa para el escaneado 3D.

Accesibilidad

Utilizar células robotizadas en la producción suele suponer tres fases: diseño, desarrollo y operación. Las soluciones llave en mano permiten a los metrólogos saltarse los dos primeros pasos ya que la célula ya ha sido desarrollada y está lista para su uso. De esta forma, pueden empezar a usar la solución de inspección de manera más fácil y rápida. Además de ahorrar tiempo, también se ahorra dinero, porque la empresa no tiene que pagar por las fases de diseño e integración.

Además, las soluciones de inspección automatizado llave en mano se han diseñado teniendo en cuenta las necesidades de no expertos. Por lo tanto, son accesibles de manera sencilla y rápida. Además se optimizan para tareas repetitivas para aumentar la productividad de los procesos de fabricación ofreciendo, a la vez, la mejor precisión en un contexto industrial. El Creaform CUBE-R es un excelente ejemplo de una solución llave en mano.

CUBE-R

El CUBE-R de Creaform es una CMM de escaneado en 3D llave en mano. Esta solución está formada por un MetraSCAN 3D-R, un escáner 3D óptico montado en un robot—y una carcasa lista para su instalación en el proceso de producción, directamente en la línea de producción. Su interfaz resulta fácil de usar, aumentando al máximo las inspecciones automáticas y minimizando las interacciones con el operador. Su diseño es robusto, adaptado a entornos industriales, y optimizado para inspecciones en el área de producción.

Al comparar una máquina como CUBE-R—formada por un robot y un escáner—con una máquina tradicional formada por un CMM y una sonda táctil, queda claro que el primero permite aumentar la productividad sin perder exactitud y exactitud volumétrica. Los responsables de control de calidad que no sean expertos en robótica podrán usar una solución llave en mano para optimizar las tareas repetitivas para las que la aportación humana no ofrece un valor añadido. Así podrán reasignar estos recursos humanos a tareas más importantes.

Flexibilidad

Las necesidades de productividad de las empresas de producción difieren según la industria. En el sector aeroespacial, el volumen de piezas es bajo, mientras que la variabilidad y combinación de modelos son altas. En el sector de la automoción, el volumen de piezas es alto, mientras que la variabilidad y combinación de modelos son bajas. Por lo tanto, la solución de control de calidad debe ser flexible porque las piezas a inspeccionar pueden cambiar mucho. Además, la solución de escaneado debe ser lo suficientemente flexible como para digitalizar cualquier tipo de acabado, independientemente de su complejidad, sin necesidad de que haya una preparación de la superficie.

Simplicidad

Sin embargo, esa necesidad de flexibilidad requiere facilidad en la programación. Una plataforma de software 3D como VXelements^TM combina todas las herramientas esenciales necesarias para adquirir datos en una interfaz elegante, simplificada y fácil de usar. Esta parte integral de la solución llave en mano combina capacidades de visualización en tiempo real con indicadores de rendimiento en tiempo real y una experiencia de escaneado en 3D sencilla, a la vez que eficiente. Por ello, la suite de software de 3D combinada con el aspecto llave en mano para la solución automatizada hace que el equipo de control de calidad sea aún más fácil de usar.

Ganancia de productividad

La solución CUBE R digitaliza cualquier tipo de acabado.

Resumiendo, las soluciones de inspección automatizada llave en mano como el CUBE-R ofrece lo mejor de ambos mundos: productividad y precisión. Por encima de todo, el CUBE-R es una herramienta accesible, flexible y sencilla de usar que ofrece a las personas encargadas del control de calidad acceso a la robótica.

Al incorporar la robótica en el control de calidad, los beneficios son importantes. El aumento en la productividad es, sin duda, lo más importante, permitiendo inspeccionar más dimensiones y más piezas en menos tiempo. Además, libera recursos humanos para analizar los datos obtenidos con el fin de tomar medidas preventivas.

Procesamiento de datos para acciones correctivas y preventivas

Las soluciones de control de calidad automatizadas hacen que la metrología sea accesible para que las personas que realizan tareas repetitivas actualmente puedan centrarse en hacer más tareas que ofrezcan un valor añadido. Entre las tareas más importantes para mejorar la calidad de las piezas está analizar los datos recogidos para emprender acciones correctivas y preventivas para optimizar la producción y evitar errores costosos.

De hecho, no tiene sentido medir una gran cantidad de información si no se procesa y utiliza para aplicar métodos correctivos o preventivos. Todos los datos deben servir como aportaciones para la producción. Deben usarse para disparar alarmas si se produce un error en los ajustes de producción. Deben emitir un aviso en cuanto se produzca un fallo, o mejor, antes de que se produzca, en el proceso de producción.

Implementar acciones correctivas y preventivas representa, sin lugar a dudas, un importante reto, pero ahí es a donde se dirige la producción inteligente 4.0. Para ello, hay que innovar en el software. Esa visión requiere una plataforma de software fácil de usar que pueda analizar las alarmas y enviar las notificaciones pertinentes al departamento correspondiente. Por ejemplo, tras procesar los datos de inspección, un robot de inspección que detecte un problema de soldadura podrá enviar un comando al robot de soldadura para corregir este error y asegurar que no vuelva a producirse.

El objetivo final es, obviamente, inspeccionar el 100% de las dimensiones del 100% de las piezas y lograr producir piezas perfectas, sin defectos. Para ello es necesario integrar controles de calidad directamente en la línea de producción.

Metrología en línea y producción ajustada

La robótica ya está presente en la línea de producción. Sin embargo, la metrología aún está intentando hacerse espacio en el área de producción. Así, uno de los mayores avances en control de calidad de la producción llegará de la mano de la metrología en línea.

Dado que es inevitable que en entornos de calidad se implementen controles de calidad, allí donde prevalecen las vibraciones, el polvo y los cambios de temperatura y humedad, será necesario que se empleen herramientas de medición diseñadas para su uso directo en el proceso de producción en la línea de producción. Para ello, los fabricantes de instrumentos de inspección deben ofrecer a las personas que no sean metrólogos, soluciones de control de calidad apropiadas. Al mismo tiempo, es importante hacer robots accesibles a los metrólogos (es decir, no expertos en robótica) con soluciones plug-and-play listas para usar que no requieran de un manual de usuario detallado o una larga formación. De este modo, los no expertos en robótica verán al robot como un elemento colaborativo que no solo es esencial para controlar la calidad, sino que también es parte de un modelo de producción ajustada, donde se optimiza todo el proceso de producción para minimizar pérdidas.

Además, el control de calidad no puede negar la importancia de la precisión incluso si se redirige en la línea de producción. De hecho, aunque las herramientas de metrología están sujetas a las condiciones de entornos industriales y difíciles o pueden moverse de un lugar a otro, deben permanecer al mismo nivel de precisión y tolerancias que sus contrapartes en el laboratorio de metrología.

Conclusión

La alianza entre la metrología y la robótica está lista para crecer. La robótica puede aumentar la productividad reasignando a los recursos humanos a tareas en las que aporten un valor añadido y así aumentar el número de piezas y/o dimensiones medidas, siendo el último objetivo controlar la cantidad del 100% de las dimensiones del 100% de las piezas.

Las soluciones de control de calidad automatizadas harán que la metrología en línea sea aún más accesible, flexible y fácil de usar sin negar la importancia de la precisión en condiciones industriales y entornos de producción. Este desarrollo estará respaldado por una arquitectura de software que ofrezca resultados claros y rápidos en un formato que permita acciones preventivas y correctivas.

Esta innovación requiere hardware y software, que conectarán la producción y metrología en línea a través de una plataforma en la que sea imposible usar mal un equipo de metrología montado en un robot y conectado a la línea de producción. En esta situación, sería imposible que hasta alguien que no sepa nada de metrología hiciera un mal escaneo, obtuviera mediciones erróneas o dejara pasar una pieza con defectos.