Innovadora solución robótica para el mecanizado limpio y preciso de composites

El centro tecnológico IDEKO ha desarrollado una novedosa tecnología que aspira las partículas perjudiciales para la salud generadas durante procesos de corte de materiales compuestos de fibra de carbono o vidrio

Diseñado en el proyecto europeo Fibremach, el equipo proporciona un gran aumento de precisión y eficiencia en el mecanizado e integra un sistema de monitorización que actúa durante el proceso para garantizar la calidad de las piezas

La Asociación Europea de Tecnologías Manufactureras (CECIMO) ha galardonado el proyecto en la primera edición del premio Machine Tools Innovation Award

Las piezas de materiales compuestos de fibra de carbono o de vidrio son cada vez más habituales en sectores como el aeronáutico, la automoción, la construcción o el eólico debido a su ligereza y su alta resistencia. Por ejemplo, en el caso del vehículo eléctrico, estos composites permiten que el coche sea más ligero para reducir su consumo.

Para ensamblar estas piezas con precisión, es necesario cortar y taladrar las piezas de composite. Sin embargo, durante estos procesos de mecanizado se genera una gran cantidad de polvo que resulta perjudicial para la salud, pudiendo provocar dificultades respiratorias, dermatitis, conjuntivitis e incluso algunos de los componentes químicos están clasificados como potencialmente cancerígenos.

Actualmente existen dos métodos para realizar estos procesos de mecanizado. Uno es mediante fresadoras, que ofrecen una gran precisión pero requieren una inversión considerable. El otro implica operaciones manuales, con la consiguiente reducción en la precisión y la mayor exposición de los operarios al polvo tóxico, al ruido y a las vibraciones.

Con el reto de limitar al máximo esta exposición y ofrecer a la industria manufacturera europea una alternativa de mecanizado más limpia y segura, el centro tecnológico IDEKO ha desarrollado y validado en el marco del proyecto europeo Fibremach una novedosa solución robótica capaz de mecanizar con la precisión requerida para las piezas de composite y con una inversión reducida.

El equipo incorpora además en el cabezal una tecnología patentada por IDEKO que permite aspirar el 100% de las partículas de polvo tóxicas desde el propio filo de corte de la herramienta, evitando que queden flotando en el aire.

“El polvo producido en estos procesos no es solo perjudicial para las personas, también lo es para la vida útil de las propias máquinas por sus propiedades abrasivas y de conducción eléctrica. Este polvo a largo plazo acaba dañando los componentes mecánicos de las máquinas y puede producir cortocircuitos en los sistemas electrónicos, por lo que es esencial para estos fabricantes disponer de una solución de estas características”, destaca Asier Barrios, responsable de IDEKO en el proyecto.

Precisión y control

La tecnología de aspiración de la viruta y del polvo es solo una de las innovaciones desarrolladas durante el proyecto, que ha dado como resultado una célula robótica para el mecanizado de materiales compuestos más precisa y de alta productividad.

El equipo de IDEKO, formado por sus cuatro grupos de investigación, ha trabajado también en mejorar la precisión y el control del proceso de mecanizado con robot para atender a las necesidades y exigencias de la fabricación de piezas de materiales compuestos.

IDEKO ha desarrollado un sistema de visión artificial que aumenta la precisión del robot, empleando diversas cámaras y algoritmos fotogramétricos.

“El robot desarrollado corrige de manera continua y a alta velocidad su posición y orientación en base a las mediciones de las cámaras. Esto permite mecanizar con una precisión de entre 0,1 y 0,2 milímetros en toda 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”, añade Asier Barrios.

Además, para garantizar la calidad de las piezas mecanizadas se ha desarrollado un sistema de monitorización y control continuo de vibraciones. 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 su velocidad de avance y giro de la herramienta de corte para reducir las vibraciones y evitar que la pieza se dañe.

Toda la información del estado del robot y del proceso de mecanizado queda de esta manera registrado en la nube. Esta información puede ser consultada para analizar exactamente cómo se ha mecanizado cada una de las piezas, e incluso permite integrar funciones de Inteligencia Artificial que trabajen sobre los datos en la nube para optimizar la productividad.

La arquitectura robótica diseñada ofrece la posibilidad de escalar fácilmente la solución, adaptando los sistemas creados a robots de diferentes tamaños para responder a la necesidad de mecanizar piezas de diferentes volúmenes. “Esto permitirá a empresas que fresan, recantean y taladran piezas de composites de forma manual adoptar una solución robotizada que protege a sus trabajadores y aumenta su productividad”, concluye Barrios

Premio a la innovación manufacturera

La Asociación Europea de Tecnologías Manufactureras CECIMO galardonó en 2023 los desarrollos del proyecto Fibremach en la primera edición del premio Machine Tools Innovation Award, al que se presentaron un total de 30 iniciativas.

En concreto, recibió el primer premio tanto del público como del jurado a la mejor innovación del sector de máquina-herramienta en el año 2023, reconociendo la contribución pionera de IDEKO a la industria europea para avanzar hacia la fabricación sostenible y la adopción de tecnologías limpias.

Finalizado en 2023, Fibremach ha contado con financiación de la Unión Europea a través del programa Horizonte 2020 y, además de IDEKO, el consorcio ha estado formado, entre otros, por el grupo ALDAKIN y la compañía AERNNOVA.