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Caracterización, montaje y formación activa en robótica industrial aplicada

Desde hace algunos cursos, organizamos charlas y formaciones en tecnología para la Industria 4.0 para nuestro alumnado, apostando por un perfil técnico que responda a las necesidades demandas por el sector.

En esta ocasión, hacemos mención de ciertas actividades de grupo de trabajo llevadas acabo desde inicios del curso pasado, y en las que participaron, profesores de los departamentos de las Familias de Instalación y Mantenimiento (germen de la idea, 6 profesores implicados), Electricidad y Electrónica (3 profesores implicados), incluso de Transporte y Mantenimiento de Vehículos (1 profesor implicado). Entre todas y todos impulsamos el inicio de un pequeño espacio para la robótica, aportando cada uno desde nuestros conocimientos disciplinares, colaborando para aprender y formándonos en el manejo e integración de sistemas robotizados. Siempre con el objetivo de mejorar la calidad formativa a ofrecer a nuestro alumnado.

Se establecen cuatro objetivos principales como guía y fin de la actividad del Grupo de Trabajo:

  • Analizar y experimentar en la caracterización (definición, diseño y configuración) de estaciones con perfil estructural mediante metodología SMED.
  • Comprender la importancia de aplicar el co-desarrollo proyectual basado en metodología ABP.
  • Desarrollar herramientas y metodologías con recursos TIC empleados en industria 4.0 que faciliten el montaje de estaciones robóticas bajo condiciones de seguridad.
  • Adquirir experiencia en cableado y programación de robots industriales.
La tecnología que conforma la Industria 4.0 (Fuente. Jornada Festo).

Las tareas a realizar y estructuración de las mismas se organizan en base a cuatro referencias:

  1. Conocer las características del brazo robótico disponible en el centro docente MOTOMAN GP8 de YASKAWA, su control y particularidades.
  2. Conocer la situación de la robótica actual y tecnologías emergentes relacionadas con el 4.0, así como la tendencia de uso de robots en los diversos sectores, poniendo el punto de mira en el sector industrial.
  3. Conocer la normativa aplicable en cuestiones de seguridad, teniendo en cuenta que se ubicará en un espacio dedicado a aplicaciones didácticas.
  4. Entender el valor de la aplicación de herramientas de la Industria 4.0 como la impresión 3D, el modelado paramétrico, simuladores, lenguajes de programación y sistemas coworking.

Actualmente, las estructuras de montaje rápido que permiten cambios en la configuración por cuestiones de ampliación productiva o mejoras (tipo metodología SMED) se han impuesto en la mayor parte de las líneas de producción automatizadas, incluso encontramos configuraciones para la distribución de sistemas estáticos como oficinas. Con lo que, se decide emplear por unanimidad configurar una estación con perfil estructural de aluminio templado para la célula robótica que es caracterizada de forma paramétrica en CAD 3D.

Renderizados obtenidos del montaje virtual paramétrico de la célula robótica (versión 3, propuesta final) realizado en software Autodesk Inventor.

La ventaja de emplear un sistema de ingeniería concurrente es que la optimización del tiempo de producción que se produce, dado que varias fases del proyecto pueden realizarse en paralelo, al mismo tiempo, evitando que el personal quede en fase de parada. Además, con el uso del modelado 3D se definen y resuelven problemas de montaje incluso antes de que puedan producirse en la etapa de montaje físico, reduciendo enormemente tiempos de espera y errores. Con lo que el grupo de trabajo va avanzando en el montaje de la célula, con el apoyo incondicional del alumnado de 2º de Mantenimiento Electromecánico.

Además de la inmersión en programación de robots, simuladores, funciones especiales… la industria 4.0 abarca más elementos tecnológicos que necesariamente había que conocer, entre ellos los cobots y la impresión 3D.

La #covid19 paralizó actividades de carácter presencial con lo que el grupo tuvo que adaptarse y posponer objetivos a medio plazo para los que era necesario al menos algunos miembros se reunieran. Uno de los grandes handicaps ha sido el sistema de red actual en nuestro centro, siendo necesario para el uso de las licencias flotantes del software de programación (SO Windows). Actualmente, la programación del robot se realiza por puntos, optimización de trayectorias y funciones especiales que incluso se pueden virtualizar introduciendo los modelos tridimensionales del espacio, dispositivos y piezas o elementos que manejan.

Captura de pantalla de trabajo con el simulador (para más información, puede consultarse el simulador de MOTOMAN).

Poco a poco, fuimos retomando el ritmo de la formación activa, gracias a la colaboración de la empresa CFZ Cobots, expertos en robótica colaborativa, nuestro alumnado de Mantenimiento Electromecánico y algunos interesados desde Electricidad disfrutaron de la inmersión en este campo de la robótica, dado que no disponemos en el centro de este tipo de dispositivos.

La gran gran sorpresa llego prácticamente al final de este peculiar curso académico… cuando desde Conselleria nos anunciaron la llegada de un FANUC, por supuesto, nos pusimos manos a la obra. Con él se sigue apostando porque nuestro alumnado tanto de Mantenimiento Electromecánico, de Sistemas Electrotécnicos y Automatizados, de Electromedicina… tengan la oportunidad de impulsar su currículo.

En breve esperamos, contaros más…

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Desarrollo de un dispositivo para mejorar el ajuste de parámetros con la impresora 3D

Como docente el aprendizaje de tus alumnas y alumnos son tu prioridad principal. En muchas ocasiones aparecen pequeños retos a solucionar para evitar tropiezos en ese proceso de aprendizaje o para generar un aprendizaje más fluido, centrando la atención en lo verdaderamente importante de cada unidad técnica o práctica procedimental.

Es el caso del Reseteador, realizado en alianza entre el Departamento de Electricidad y Electrónica y el Departamento de Instalación y Mantenimiento. Este dispositivo pretende flexibilizar y adecuar la temperatura de impresión en función de las características geométricas del modelo a obtener mediante la impresora XYZ ubicada en nuestro LAB.

Imagen del dispositivo diseñado y fabricado montado (a la derecha, vista de los ajustes internos a los componentes electrónicos).

El parámetro de la temperatura es decisivo en la fabricación de cualquier prototipo por FDM (o FFF, fabricación por filamento fundido, término empleado para referirse a la misma tecnología, no patentado por Stratasys). Las características químicas del filamento determinarán la temperatura de fusión, incluso cada fabricante puede realizar recomendaciones específicas, incluso el mismo material pero en colores diferentes puede tener variación de temperaturas según el pigmento usado.

Si la temperatura es baja, no extrusiona correctamente el filamento, hay puntos donde las capas sucesivas no llegan a fundirse entre sí y se separan. Por otro lado, con exceso de temperatura, el plástico genera burbujas y la superficie queda mucho más rugosa. Y esto, en términos generales. Con lo que una variación de 1ºC muchas veces soluciona la impresión sorprendentemente.

Diseñado el dispositivo y montada la electrónica era fundamental su protección, pues en su uso potencial está basado en un “quita-y-pon” continuo según las necesidades de las pruebas que realice el alumnado en el estudio del impacto de la temperatura en el proceso de impresión.

El modelado, uniones y ajuste se diseñan y modelan para el proceso de fabricación aditiva en PLA, teniendo en cuenta, además, que generalmente será personal con desconocimiento de la materia y que trabajará probablemente con prisas por observar el resultado de sus modelos o planteamientos geométricos, en muchas casos, como sabemos los experimentados en la materia, con final poco exitoso dado que llegar a la impresión óptima de piezas requiere de un histórico de experimentación previa con los parámetros, conocimiento del comportamiento del material en el proceso y análisis de la geometría adecuada al FDM.

Con todo, poder variar la temperatura facilitará al alumnado un ajuste más adecuado al planteamiento del modelo planteado, minimizando descartes de material por error, y con ello, los costes de la propia práctica. Una vez más un buen ejemplo de trabajo colaborativo multidisciplinar, finalizado en modo teletrabajo por el #covid-19.

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Seminario técnico sobre Tecnología 3D y su industria

La industria actual está mostrando grandes cambios a nivel tecnológico y en el modo de trabajo. Sicnova es una empresa puntera en el desarrollo y aplicación de piezas de fabricación aditiva nos muestra todo el potencial que actualmente ya es una realidad en empresas de diversos sectores.

En colaboración con la empresa Sicnova, durante las Jornadas de la Formación Profesional, a finales de febrero, disfrutamos en nuestro centro de un seminario técnico sobre las posibilidades de la implementación de la fabricación aditiva en el mantenimiento industrial, así como, el empleo de las tecnologías 3D en el sector médico.

Muestra de impresión de un biomodelo en Ultimaker.

Además de analizar los parámetros importantes respecto a la valoración del empleo de esta tecnología en el sector industrial, como la personalización, tiempos y costes, se han analizado diversos casos de éxito de empresas que ya incluyen la fabricación aditiva como una estrategia o recurso necesario dentro de su desarrollo habitual. El utillaje personalizado ha constituido toda una revolución, teniendo la posibilidad de obtener un conjunto de instrumentos y herramientas que optimizan las operaciones en un proceso de fabricación, mediante el posicionamiento y sujeción de una pieza o conjuntos de piezas a un sistema de referencia ajustado a las especificaciones concretas de máquina y operación concretas.

Algunos ejemplos de diversas piezas impresas empleadas en el mantenimiento industrial.

Las grandes ventajas que nos aporta el introducir la fabricación aditiva en el mantenimiento industrial y el diseño y fabricación de utillaje son:

– Reducción de tiempos en procesos productivos o paradas de equipos.

– Reducción de costes.

La técnica patentada como FDM (Fused Deposition Modeling) es ahora una de las tecnologías de impresión más populares debido a su fácil manejo y a un coste de adquisición relativamente bajo a través de la democratización realizada por diferentes marcas como ya sabemos.

El sector de los materiales para impresión avanza a gran velocidad dado que cada vez existen más impresores experimentados que demandan características especiales, con ello podemos encontrar filamentos técnicos como el PEEK, PP, cerámicos, compuestos, biocompatibles,… o incluso con aditivos lumniscentes, antimosquitos… que podemos fabricar en impresoras de coste reducido siempre y cuando dominemos las variables de impresión.

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Empujador con geometría particular

Nuestros alumnos Adrián y Carlos del ciclo de Mantenimiento Electromecánico han recurrido a la fabricación aditiva (impresión 3D) en FDM usando PLA para diseñar un empujador de piezas con capacidad además de cerrar el dosificador vertical de piezas, evitar el giro del vástago en los desplazamientos de avance y retroceso y enviar señales de ejecución (con finales de carrera por contacto eléctricos) al mando.

Una solución que les ha permitido corregir rápidamente algunas de las averías y defectos que presentaba la práctica de montaje y mantenimiento de líneas automatizadas.

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Imprimiendo con Grafeno.

Estamos haciendo las primeras pruebas de impresión con filamento dopado con Grafeno. La empresa Applynano Solutions s.l. nos ha confiado unos metros de su filamento experimental para la realización de pruebas y ensayos de piezas. Después de algunos ajustes de temperatura y velocidad de hilo, hemos conseguido unos resultados muy prometedores. Tras la impresión realizaremos pruebas de funcionalidad y resistencia de las piezas.

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