Por Francisco Calderón y Allan Lüders, coordinadores área Robótica de POCH.
La automatización en la industria automotriz ha experimentado una revolución con la introducción de robots. Estos sistemas avanzados han transformado la fabricación, el ensamblaje, la pintura y la inspección, optimizando la eficiencia, la precisión y la seguridad. Hoy en el mundo se venden más de 180.000 unidades anuales, y se estima que existen sobre 1.300.000 unidades en operación.
Dentro de nuestras fronteras, la robótica industrial comenzó a desarrollarse comercialmente hace poco más de 15 años. A la fecha no existen estadísticas certeras sobre su penetración real en la industria, pero se estima que existen varios centenares de robots en producción enfocados principalmente a labores de paletizado, empacado y soldadura.
Al comparar el número de robots per cápita con países industrializados -o incluso con otros países de la Región, como Argentina y Brasil-, el número en Chile es bajo. Esto se explica porque parte importante de las ventas de robots en el mundo están asociadas a industrias no desarrolladas en el país. Por ejemplo, solo la industria automotriz justifica casi un 40% de las ventas de robots industriales en el mundo.
El Escenario Local
En nuestro país, si bien la robótica tuvo un comienzo tímido en relación a sus pares de la Región, hoy ciertas industrias locales están mostrando una rápida adopción de esta tecnología. Lo anterior hace inevitable que estas tengan que estar preparadas para evaluar e incorporar estos equipos a sus procesos en forma efectiva.
En términos económicos, el PIB (PPA) per cápita en Chile ha crecido en forma sostenida durante los últimos años, desde los US$9.300 en el año 2000 hasta un valor por sobre los US$19.000 en 2014, proyectándose por sobre los US$26.000 al 2019, lo que conlleva aumentos sostenidos en los costos operacionales de las empresas.
Por otra parte, las industrias deben igualar los estándares internacionales de calidad, seguridad e higiene. Por ejemplo, la inocuidad del producto en la industria del alimento requiere la automatización de los procesos que están en contacto directo con el producto.
En términos laborales, Chile no es ajeno a la tendencia mundial de proteger la salud ocupacional de los trabajadores. Por ejemplo, nuevas disposiciones legales limitan qué pueden manipular y dónde pueden trabajar. Además, los mismos trabajadores son cada vez más exigentes a la hora de buscar trabajo, siendo cada vez más reticentes a realizar funciones tediosas, o que se encuentren en ambientes hostiles.
Esta nueva realidad laboral, social y económica del país hace vislumbrar un rápido aumento de la tasa de adopción de soluciones de robótica industrial en Chile. El aumento hoy en el número de robots en la industria de alimentos y bebidas es probablemente uno de los primeros signos de una robotización masiva de los procesos productivos en todas las industrias.
Nuevas Tecnologías y Desafíos
Si bien la mayoría de las soluciones de robótica industrial son casos de éxito, no son pocos los proyectos que han fracasado en Chile y el mundo por problemas en su planteamiento inicial o por el uso de periféricos inadecuados. Los elementos periféricos tales como el gripper (herramienta) y transportadores anexos son tan importantes como el robot.
La experiencia muestra que son los periféricos los que tienen mayor probabilidad de falla, ya que comúnmente se fabrican en volúmenes mucho menores que los robots. Consecuentemente, el éxito de un proyecto dependerá fundamentalmente de la experiencia y capacidad del integrador, y también de la calidad de los periféricos utilizados.
Otro aspecto clave es el trabajo conjunto del integrador con la planta. Por lo general, los proyectos técnica y económicamente exitosos están ligados a un trabajo conjunto, en el que se flexibilizan ciertas variables de planta para adaptarse a soluciones estándares técnicamente ya validadas en aplicaciones similares.
La necesidad de incorporar estas soluciones a los procesos productivos en Chile es indiscutible. Sin embargo, resulta fundamental conocer profundamente los conceptos anteriores a la hora de incorporar estas nuevas tecnologías para que estos nuevos e incansables compañeros de trabajo se adapten de la mejor forma a los procesos productivos.
Robótica Avanzada en las Líneas de Ensamblaje
Cuando se piensa en automatización automotriz, la imagen que suele venir a la mente es la de robots industriales trabajando en líneas de ensamblaje. Y con razón. Estos sistemas robóticos avanzados son la columna vertebral de la producción moderna de automóviles. Lejos de las rudimentarias máquinas del pasado, los robots actuales son sofisticados sistemas mecatrónicos capaces de realizar tareas complejas con precisión, velocidad y consistencia inigualables.
Soldadura Robótica: Precisión y Eficiencia en la Unión Estructural
La soldadura, un proceso crucial para la integridad estructural del vehículo, ha sido revolucionada por la robótica. Los robots de soldadura, equipados con sensores avanzados y sistemas de control en tiempo real, realizan soldaduras precisas y uniformes en las carrocerías y chasis. La repetibilidad de los robots asegura una calidad constante en cada punto de soldadura, algo difícil de lograr con procesos manuales.
Los procedimientos de soldadura con rayo láser producen soldaduras de buena calidad, con contracción y distorsión mínima. Estas soldaduras tienen buena resistencia y en general son dúctiles y libres de porosidades. La soldadura láser se caracteriza por la alta calidad del cordón de manera que, en la mayoría de los casos, no es necesario post-procesado.
- La densidad de la energía es alta y el proceso es rápido.
- Puede ser utilizada en diversos materiales con grosores hasta de 25 mm; es especialmente eficaz en piezas delgadas.
- El control de los parámetros del proceso tales como energías, focalización y las diferentes configuraciones geométricas de la unión, permiten obtener resultados óptimos.
Pintura Automatizada: Acabado Impecable y Reducción de Desperdicio
El proceso de pintura, que requiere precisión y uniformidad para lograr un acabado estético y duradero, es otro ejemplo paradigmático de automatización. Los robots de pintura, equipados con sistemas de pulverización electrostática, aplican capas de pintura uniformes y controladas con precisión milimétrica.
Ensamblaje Automatizado de Componentes: Desde Motor hasta Interior
Más allá de la soldadura y la pintura, los robots también desempeñan un papel crucial en el ensamblaje de una vasta gama de componentes. Sistemas de visión artificial guían a los robots para identificar y orientar correctamente las piezas, asegurando un ensamblaje preciso y evitando errores.
Esta automatización reduce la necesidad de tareas repetitivas y físicamente exigentes para los trabajadores humanos, mejorando las condiciones laborales y disminuyendo el riesgo de lesiones.
Vehículos de Guiado Automático (AGVs): Logística Interna Eficiente y Flexible
Los Vehículos de Guiado Automático (AGVs) son robots móviles que transportan materiales, componentes y sub-ensamblajes a lo largo de la planta de producción sin intervención humana directa. Estos vehículos utilizan sensores y software de navegación para moverse de forma segura y eficiente, optimizando el flujo de materiales y reduciendo los tiempos de espera.
Tipos de Robots Utilizados en la Industria Automotriz
La industria automotriz emplea una amplia variedad de robots, cada uno con características y funcionalidades específicas diseñadas para optimizar diferentes aspectos del proceso de fabricación. La selección del robot adecuado depende en gran medida de la tarea a realizar y las necesidades específicas de la línea de producción.
- Robots Industriales Articulados: Flexibilidad y capacidad de movimiento para tareas complejas como pintura, soldadura y ensamblaje.
- Robots Cartesianos: Ideales para movimientos precisos y repetitivos en un espacio tridimensional definido, como manipulación de materiales y paletización.
- Robots SCARA: Adecuados para ensamblaje que requiere movimientos rápidos y precisos en un plano horizontal.
- Robots de Inspección Visual: Utilizan cámaras y sistemas de visión artificial para verificar la calidad y precisión de las piezas.
- Robots Móviles Autónomos (AMR) y Vehículos de Guiado Automático (AGV): Se utilizan para transportar materiales y componentes dentro de la planta de producción.
Marcas Líderes en el Mercado de Robots Industriales
El mercado de robots industriales está dominado por varias marcas líderes, cada una con fortalezas y especialidades particulares. La elección de la marca adecuada depende de las necesidades específicas de la aplicación, el presupuesto disponible y la capacidad de integración con otros sistemas.
- KUKA: Robots de alta precisión y tecnología de control avanzada.
- ABB: Fiabilidad y facilidad de uso en diversas aplicaciones.
- Yaskawa (Motoman): Alta velocidad y precisión en sistemas de control de movimiento.
- FANUC: Durabilidad y capacidad para trabajar en entornos exigentes.
Consideraciones Clave al Elegir un Robot para la Industria Automotriz
La elección del robot adecuado para una aplicación específica en la industria automotriz requiere una cuidadosa consideración de varios factores. Estos factores incluyen la tarea a realizar, el entorno de trabajo, el presupuesto disponible y la capacidad de integración con otros sistemas.
- Capacidad de Carga y Alcance: Suficiente para manipular las piezas y herramientas necesarias.
- Precisión y Repetibilidad: Críticos para tareas que requieren movimientos precisos y repetitivos.
- Velocidad y Aceleración: Afectan la eficiencia del proceso de producción.
- Entorno de Trabajo: Debe resistir las condiciones del entorno, como temperatura, humedad, polvo y vibración.
- Facilidad de Programación y Uso: Interfaz intuitiva y software de simulación.
- Integración con Otros Sistemas: Compatibilidad con PLCs, sensores y sistemas de visión artificial.
- Costo Total de Propiedad: Incluye el precio de compra, los costos de instalación, los costos de mantenimiento y los costos de operación.
El Futuro de la Robótica en la Industria Automotriz
El futuro de la robótica en la industria automotriz se vislumbra prometedor, con avances tecnológicos que impulsan la eficiencia, la flexibilidad y la sostenibilidad. La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML) están transformando la forma en que los robots interactúan con el entorno y realizan tareas complejas.
Los robots de ABB serán instalados en la nueva fábrica de autos de Changan Ford con sede en Harbin, como parte del proceso de soldadura Body-in-White (BiW). Los robots ABB reforzarán la producción del fabricante de automóviles, lo que les permitirá responder con rapidez a las necesidades cambiantes del consumidor y a la demanda, y simultáneamente ayudará a reducir los costos de inversión en comparación con las líneas de producción tradicionales.
La automatización en la intralogística, a través de tecnologías como AGVs, sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados (AS/RS), y software de gestión de almacenes (WMS), permite optimizar el flujo de materiales, reducir los tiempos de espera, y minimizar los errores.
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