Por Raimund Bauer, ingeniero de ventas de SMC Alemania
Implantes médicos, insertos indexables, brocas, fresas, engranajes: la diversidad de componentes metálicos y cerámicos utilizados en diversas industrias es prácticamente ilimitada. Cuando se requieren grandes volúmenes de producción, muchos de estos componentes pueden fabricarse mediante el proceso de sinterización. Algunas de las piezas terminadas deben someterse a inspección, etiquetado y embalaje, y la mejor manera de hacerlo es de manera automática y continua. Para garantizar una eficiente calidad en el control, Roboworker ha desarrollado RoboInspect, una máquina de inspección de alta precisión con tolerancias de micrómetros. Tanto en RoboInspect como en otros sistemas de la gama de productos de Roboworker, se emplea una amplia gama de componentes de automatización eléctrica y neumática de SMC.
La producción a gran escala de piezas metálicas y cerámicas con geometrías complejas a menudo recurre al proceso de sinterización, donde el polvo es prensado para adoptar una forma definida y luego se compacta mediante tratamiento térmico y endurecimiento. Dependiendo de la aplicación, es posible aplicar recubrimientos adicionales en etapas posteriores del proceso. Las piezas terminadas son utilizadas en una amplia variedad de industrias, y los consumidores finales también las emplean en sectores como el bricolaje. Para garantizar que las piezas lleguen al mercado con la calidad y el embalaje adecuados, es crucial someterlas a rigurosas pruebas en la fase final de producción, permitiendo que solo las piezas perfectamente recubiertas y conformadas estén listas para su distribución. La industria del automóvil, aeroespacial, de baterías y tecnología médica, todas ellas con exigentes requisitos de rendimiento para sus componentes, son ejemplos de sectores que demandan calidad impecable.
Para llevar a cabo una inspección completa y totalmente automática de las piezas, Roboworker ha equipado el RoboInspect (RIS) con una amplia gama de funcionalidades 3D+ para comprobar la precisión dimensional y la calidad de una pieza. El sistema también puede ampliarse opcionalmente con módulos para el marcado por láser o el embalaje de las piezas. Un paquete completo de automatización neumática y eléctrica de SMC, que incluye una unidad de mantenimiento, terminales de válvulas, accionamientos eléctricos y neumáticos, así como multiplicadores de presión, ionizadores y muchos otros componentes, garantiza que las piezas se manipulen con suavidad, precisión y rapidez durante la inspección, el etiquetado y el embalaje.
Desde hace más de 30 años, Roboworker es conocida por su amplia experiencia en las áreas de automatización e inspección. Con robots lineales de alto rendimiento, pinzas, sensores y tecnología de visión artificial, este equipo de ingenieros mecánicos con sede en Weingarten, cerca de Ravensburg, crean sistemas de automatización de alta tecnología flexibles y modulares para la fabricación de piezas de precisión. Esto incluye también máquinas de inspección automáticas para piezas sinterizadas y piezas de trabajo fabricadas a partir de diversos materiales, como carburo, polvo de hierro o cerámica.
Inspección, etiquetado y embalaje de piezas sinterizadas
Cualquier persona que se dedica a la sinterización utiliza uno de los procesos de fabricación más antiguos que se conocen. Un principio que muy probablemente se utilizó por primera vez en la confección y cocción de porcelana. La idea que subyace es sencilla: no resulta práctico fabricar un bloque de porcelana y luego volver a cortar o cincelar la forma deseada. En lugar de ello, resulta más conveniente dar forma al material inicial en su estado "bruto" y luego consolidarlo mediante calor y esmalte. Hoy en día, muchas piezas pequeñas de metal pasan por un proceso similar. "La ventaja del sinterizado radica en su capacidad de fabricar en grandes cantidades piezas pequeñas con formas difíciles", afirma Toralf Schramm, Director de Sistemas de Inspección y Embalaje de Roboworker. "Un inserto indexable sinterizado, por ejemplo, normalmente solo necesita un recubrimiento y listo". Los materiales de partida para el proceso son mezclas de diferentes metales en polvo, que forman unidades de alta resistencia en el producto acabado. Para ello, primero se prensan a presiones de entre 16 y 400 toneladas, según el material y la aplicación. Gracias a la compactación del polvo mezclado durante el proceso de prensado, estos moldes en bruto se mantienen unidos hasta que se vuelven a compactar mediante tratamiento térmico durante la sinterización. Esto es lo que confiere a las piezas su resistencia requerida en primer lugar.
Ninguna pieza defectuosa puede salir de la nave. Motivo por el cual, el producto acabado se vuelve a probar a fondo antes de ser embalado. Esta exhaustiva revisión garantiza una calidad óptima. Según las palabras de Toralf Schramm: "La geometría de las piezas es especialmente importante. Las aplicaciones en tecnología médica o en la industria del automóvil tienen tolerancias enormemente bajas, por lo que cada producto tiene que ser perfecto". Estas tolerancias se encuentran en rangos que ya no son visibles para el ojo humano. Por ello, el RoboInspect comprueba la precisión dimensional y la calidad de la pieza mediante tecnologías de alta precisión que operan en el rango de los micrómetros. Esta meticulosa inspección permite identificar y documentar de manera confiable los defectos más pequeños, como astillas en los bordes, así como irregularidades en la forma y el recubrimiento.
Las piezas revestidas se introducen en el sistema en pilas de palets. Para minimizar los falsos rechazos, se utiliza un ionizador que elimina inicialmente cualquier carga estática presente. Esto libera las piezas del polvo adherido. El polvo liberado se elimina mediante un amplificador de caudal, serie ZH de SMC para evitar que se deposite en el interior de la máquina o que obstruya los filtros. Posteriormente, robots de alta precisión colocan cada pieza de manera individual en una bandeja de inspección, donde cámaras extremadamente sensibles y de alto rendimiento inspeccionan las piezas desde todos los ángulos. En cuestión de segundos, se verifica una serie de características, como daños en el filo de corte con una precisión de 5 micrómetros, precisión dimensional con una precisión de 0,01 milímetros y defectos superficiales con una precisión de 0,05 milímetros, en función de la calidad de la superficie. Posteriormente, las piezas pueden ser etiquetadas con láser si es necesario, antes de ser reintegradas en los palets. Además, existe la opción de embalarlas directamente en un módulo de embalaje, etiquetarlas y prepararlas para su envío al usuario. "RoboInspect es una máquina revolucionaria, altamente flexible y extremadamente precisa en su ejecución", destaca Toralf Schramm. "Tanto las pinzas como las cámaras deben ser capaces de seguir patrones de movimiento complejos con una gran precisión y estar siempre en la posición correcta".
Paquete de automatización adaptado a cualquier requisito
Para garantizar una inspección sin problemas de las piezas sinterizadas, los rigurosos procesos de manipulación dentro del RoboInspect deben ser fiables y precisos. "Otro desafío son los diferentes requerimientos de aire comprimido de las distintas áreas de nuestras máquinas", explica Ralf Trotzki, Director de Diseño de Sistemas de Inspección y Embalaje de Roboworker. "Por ejemplo, para liberar piezas sujetadas por una pinza magnética en una placa de depósito, se necesita una presión más alta que la presión establecida en el sistema para lograr la fuerza de liberación necesaria. Por tanto, un multiplicador de presión aumenta la presión del cilindro de desbloqueo, y solo cuando es necesario. Esto permite un uso más eficiente del aire comprimido, generando importantes ahorros". Además, todos los componentes utilizados deben ocupar muy poco espacio y sean extremadamente fiables: las exigencias de la industria son muy rigurosas y el espacio disponible en las naves de las fábricas es limitado. La tecnología de automatización adecuada en Roboworker procede prácticamente en su totalidad de SMC.
Gracias a su diseño modular, las válvulas SY de SMC constituyen el corazón neumático de RoboInspect proporcionando la presión adecuada para cada aplicación.
Timo Schlauch, líder del equipo de SMC, resalta la confianza de los expertos de Roboworker en las soluciones de SMC que han estado utilizando durante los últimos 24 años en sus máquinas. En el corazón de la automatización neumática de RoboInspect se encuentra el terminal de válvulas de la serie SY. Caracterizado por su diseño modular, permite alimentar una amplia gama de actuadores con diferentes presiones requeridas. Además, estos terminales están equipados con módulos de bus EtherCat que facilitan su interconexión con el controlador superior de la máquina y entre sí. "Esto ahorra mucho esfuerzo de diseño e instalación en comparación con el cableado individual, y el sistema completo es menos susceptible a fallos. También resulta mucho más fácil y rentable mantener y reparar la planta en funcionamiento", afirma Timo Schlauch. "En plantas tan complejas, los procesos individuales deben estar óptimamente coordinados entre sí, también en el sistema de control". Las válvulas proporcionales de la serie ITV de SMC se conectan antes del terminal de válvulas para determinados procesos y controlan con precisión la fuerza de las pinzas neumáticas para evitar dañar las piezas, por ejemplo, durante la recogida y la transferencia. El diseño compacto de la válvula múltiple SY con su control por bus permite también un montaje descentralizado directamente en los conjuntos modulares de Roboworker.
Años de experiencia y una colaboración de confianza
Todas las máquinas de inspección suministradas por Roboworker desde 2010 siguen funcionando hoy en día, gracias también al paquete de automatización perfectamente adaptado de SMC. "La larga colaboración con SMC nos permite encontrar y utilizar siempre las tecnologías adecuadas para nuestras máquinas con seguridad y total confianza", subraya Toralf Schramm. En el futuro, los expertos en ingeniería mecánica podrán beneficiarse también de terminales de válvulas de nuevo desarrollo todavía más compactos que se integran directamente en los brazos robóticos. Todos los componentes tienen una larga y fiable vida útil en la producción en todo el mundo y si se necesita un recambio, SMC dispone de una amplia red de servicio y asistencia global.
