Nuevos sistemas para una mejor fabricación
La demanda de ciclos de diseño más cortos amenaza con afectar la precisión de las herramientas y la calidad de los productos, y por eso es importante contar con técnicas y materiales novedosos. Algunas de estas soluciones podrían provenir de un campo relativamente nuevo de la ingeniería denominado mecatrónica. La mecatrónica integra tecnologías mecánicas, electrónicas e informáticas al diseño y la fabricación de productos con el fin de optimizar su funcionalidad. Científicos europeos financiados a través del proyecto HYMM se propusieron desarrollar nuevos materiales inteligentes para herramientas mecánicas que podrían usarse en estructuras mecatrónicas híbridas de bajo coste en el sector manufacturero. Los materiales «inteligentes» responden y se adaptan a su entorno de manera muy semejante a como lo hacen los seres vivos. Se usan frecuentemente en sensores y actuadores (dispositivos que efectúan alguna acción en respuesta a una señal). El objetivo último era producir sistemas de mecanizado inteligentes, flexibles y rápidos que simultáneamente redujeran los tiempos de fabricación y aumentaran la precisión de los productos. Los científicos desarrollaron herramientas de simulación mecatrónica para evaluar el rendimiento de los distintos diseños. Con esa plataforma informática estudiaron y luego fabricaron un compuesto híbrido conformado por un núcleo corrugado y una matriz de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP). Este material compuesto se usó para producir un componente de máquina (una corredera) que pesa la mitad que su equivalente convencional. El componente también demostró tener una mejor capacidad de amortiguar vibraciones, cualidad esencial para aumentar la aceleración del eje (y por ende la velocidad de mecanizado) sin perder la precisión. El desarrollo de herramientas y algoritmos para controlar inteligentemente las estructuras mecatrónicas fue el último paso en la construcción de un prototipo de corredera de material CFRP con sensores inteligentes de rejilla de Bragg de fibra óptica (FBG) integrados. El modelo informático permitió predecir cuánto se desviaba la punta de la herramienta en diversas condiciones de carga estática y térmica en respuesta a información dada en tiempo real por el sensor; es decir, se pudo observar la capacidad de la herramienta de adaptarse «inteligentemente». Las estructuras mecatrónicas desarrolladas por el equipo HYMM han demostrado ser más livianas y tener un mejor rendimiento que las herramientas de mecanizado convencionales. A largo plazo, el mejoramiento continuo de materiales, procesos y algoritmos de control también podría reducir drásticamente los costes, dando así un significativo impulso a la industria manufacturera europea en el ambiente actual de creciente competencia internacional.
