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Un conjunto de utillajes de seguimiento láser novedoso reduce el error durante el ensamblaje de prototipos grandes

Colocar y usar las «herramientas» que ensamblan los grandes prototipos de estructuras aeroespaciales es de por sí una hazaña. Un novedoso sistema de herramientas robóticas integrado con láser promete reducir el tiempo y el coste y mejorar al mismo tiempo la precisión de la colaboración entre personas y robots.

Tecnologías industriales

Al igual que sucede con otros productos, el diseño y la fabricación de aeronaves incluye una etapa de prototipado en la que los componentes deben construirse y ensamblarse para probar el producto real. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de productos, los componentes que se ensamblan en el prototipo final son enormes, con un tamaño de 3 m x 8 m. Por lo tanto, no se pueden colocar simplemente en un banco de trabajo, desenfundar el destornillador y atornillarse. El proyecto WINBOXTOOL, financiado por la Iniciativa Tecnológica Conjunta Clean Sky 2 de la Unión Europea, desarrolló una máquina todo en uno y una tecnología de fabricación aditiva para reducir el tiempo y los costes y mejorar la modularidad asociada con el ensamblaje y el transporte de dispositivos de punta alar transformados y los flaps exteriores multifuncionales de la nueva generación de cajón de ala optimizada. Esto procesos podrán emplearse igualmente en otras estructuras de gran tamaño como las turbinas eólicas o los trenes.

La célula robótica da en el blanco gracias al seguimiento láser

El utillaje hace referencia a los componentes y las máquinas de fabricación necesarias para fabricar un producto e incluye herramientas de corte, troqueles, plantillas y moldes. Su rendimiento es fundamental para la calidad y la aceptación del producto final. Tal como explica José Antonio Dieste, coordinador del proyecto: «WINBOXTOOL ha desarrollado una célula robótica integral capaz de sujetar y colocar cualquier herramienta con una precisión, repetibilidad y flexibilidad muy altas gracias, en gran parte, al seguimiento láser y a los algoritmos de corrección en tiempo real. Los nuevos conceptos de utillaje y la alta precisión de ensamblaje del utillaje robótico suponen un ahorro de costes y tiempo». Los reflectores en la célula robótica y en la superficie del prototipo del conjunto de utillajes sirven tanto parar automatizar tareas manuales como para realizar un seguimiento de piezas grandes a lo largo del proceso y corregir los errores. En el primer caso, un operador «entrena» el sistema robótico simulando el uso de herramientas equipadas con sensores de posición. El sistema láser rastrea la herramienta y los datos almacenados facilitan el desarrollo de trayectorias y algoritmos de corrección en tiempo real, de manera que el robot puede hacerse cargo del trabajo manual anterior con gran precisión. En el segundo caso, el seguimiento permanente durante el ensamblaje de piezas medianas y grandes permite crear y utilizar un diseño asistido por ordenador del grupo de herramientas de montaje de la máquina para la producción del ensamblaje de prototipos y para la fabricación de la herramienta de ensamblaje. Por último, la novedosa máquina robótica todo en uno garantiza la sujeción y el posicionamiento de cualquier herramienta. Todas las herramientas que deben ensamblarse tienen un conector macho mientras que la brida de la célula robótica tiene un conector hembra. Dieste explica: «El sistema cambiador de herramientas de alta precisión permite ensamblar cualquier tipo de dispositivo en el punto central de herramienta (PCH) del robot, así como sujetar un taladro o un soplete de soldadura. El PCH puede colocarse en su pieza de trabajo con un error de menos de 50 micras y menos de 100 micras incluso cuando está sometido a fuerzas de fresado y corte de alta velocidad».

Alas y más allá

Dieste resume: «WINBOXTOOL aprovecha la cooperación entre persona y robot en una tecnología asequible para el ensamblaje y transporte versátil, preciso y rentable de piezas grandes. Además de su relevancia para los sectores aeroespacial y de defensa, esto abre un camino para su uso en industrias como la automotriz y ferroviaria, la construcción y la energía e infraestructuras». Reducir el tiempo y los costes de los proyectos en estos sectores beneficiará tanto a los fabricantes como a los ciudadanos de la Unión Europea, lo que favorecerá que haya más dinero disponible para otros proyectos y que los productos valiosos estén disponibles más rápidamente.

Palabras clave

WINBOXTOOL, herramienta, ensamblaje, robótico, utillaje, precisión, láser, fabricación, prototipo, aeroespacial, PCH, brida, trayectorias, sensor, dispositivos de punta alar transformados, cajón del ala, punto central de herramienta, diseño asistido por ordenador, fabricación aditiva

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