Si bien la fabricación a “cero-defectos” es un objetivo la mayoría de las veces utópico e irrealizable, cada vez más clientes del sector de estampación de chapa (especialmente, los grandes clientes, empezando por los del sector del automóvil), exigen a sus proveedores la entrega de lotes de piezas que cumplan las exigencias de calidad al 100%. Una de las razones principales que promueven la exigencia de trabajar en cero defectos por parte de las empresas del sector automoción es la clara tendencia hacia la automatización del montaje de los automóviles lo que impide el control de calidad de las piezas a la hora de su montaje y puede provocar al mismo tiempo fallos catastróficos en las líneas automatizadas. La inspección de la calidad de los componentes, se está convirtiendo así en una tarea clave para la supervivencia de las empresas del sector.
En piezas de alto valor añadido (en chapa, piezas de grandes dimensiones, por ejemplo, de carrocería de automóvil, o en materiales avanzados y series cortas, como en el sector aeronáutico), la inspección humana puede ser una solución adecuada. Sin embargo, en el sector, en la mayoría de los casos, la situación es completamente diferente puesto que se trata de componentes en series altas y de medio o bajo valor añadido, que no pueden soportar los costes propios de las tareas de inspección humana. Por otra parte, las técnicas de detección de defectos basadas en controles estadísticos no son capaces de evitar, en ocasiones, el envío al cliente de lotes con algunas piezas defectuosas.
En paralelo a esta situación, a lo largo de los últimos años y debido especialmente al incremento en la competitividad del mercado, se ha observado una clara tendencia hacia el aumento de la complejidad de los productos fabricados mediante operaciones de transformación de chapa y a la reducción del número de operaciones para el conformado de los mismos. Esto ha llevado a que las solicitudes, deformaciones y tensiones, a las que se ven sometidos los materiales durante el proceso de fabricación hayan aumentado considerablemente. En esta situación se hace cada vez más notorio que las pequeñas variaciones en la calidad de la materia prima o en los parámetros de proceso, inherentes a este tipo de procesos de fabricación, repercuten en gran medida en la calidad de los productos fabricados haciendo que este tipo de procesos posean unas cifras de defectivo muy superiores a las deseadas.
Ante el hecho de que las técnicas tradicionales de control de proceso son insuficientes para lograr el aseguramiento de la producción con cero defectos, cada vez se tiende más a desarrollar sistemas de control automáticos, que se basan en la sensorización de las instalaciones, la monitorización del proceso, la interpretación de esta y la actuación sobre los accionamientos de la máquina, todo ello con un alto grado de automatización. La combinación de herramientas de inteligencia artificial, como redes neuronales o lógica difusa, con técnicas de adquisición de datos en proceso y con técnicas de visión artificial se está revelando como una estrategia prometedora para el control en tiempo real de los procesos de conformado de chapa metálica. Se está gestando el nacimiento de los denominados procesos inteligentes (figura 1).
Esquema del sistema de control inteligente
La figura 1 muestra el esquema del sistema que se está desarrollando. Como puede comprobarse, para la tarea de monitorización de calidad de pieza y del estado del proceso, se utiliza una combinación de dos técnicas. La primera de ellas se basa en la sensorización de las herramientas con la correspondiente adecuación de las señales captadas en los procesos y la monitorización de las mismas. La segunda consiste en el desarrollo de un equipo de visión artificial compuesto por un conjunto de cámaras que captan imágenes de las piezas fabricadas detectándose los defectos presentes en las mismas tras un tratamiento de las imágenes. En ambos casos, se está trabajando con empresas especialistas en el campo: la alemana Brankamp, referencia en el mundo de la monitorización mediante sensores de procesos de fabricación, y la francesa Delta Technologies, que desarrolla cámaras inteligentes y sistemas de monitorización basados en técnicas de visión artificial.
La información generada por ambos sistemas de monitorización se combina en un sistema de control que mediante herramientas de inteligencia artificial (lógica difusa, redes neuronales, algoritmos genéticos, sistemas expertos) y sabiendo tanto la evolución del proceso (sensorización) como los defectos que aparecen en las piezas (sistema de visión artificial) modifica las variables del proceso con el objetivo de mantenerlo estable y evitar la aparición de defectos.
Demostradores industriales
Para validar en plantas industriales la viabilidad y fiabilidad de la solución técnica planteada en el párrafo anterior, se han seleccionado varios componentes complejos con operaciones de corte y de embutición y corte. Como ejemplo de una pieza fabricada por un proceso combinado de embutición y corte se muestra la figura 2. El principal defecto es la aparición de grietas. El sistema de control debe ser capaz de detectar las grietas, cualquier defecto lateral que pueda presentar la pieza y de evaluar las dimensiones principales de la misma como altura y diámetros principales así como la concentricidad entre los mismos. Otro defecto puede ser la aparición de rebabas que se crean en la arista inferior de la pieza durante la última operación de corte.
En la figura 3 se muestra un ejemplo de una referencia realizada mediante procesos de corte en troquel progresivo. El principal problema en la fabricación de estas piezas es la rebaba que aparece en las aristas de corte. Se sabe que esta rebaba aparece de forma homogénea y evolutiva en toda la arista de corte debido al desgaste de los punzones de corte y actualmente su control se basa en la detección de la misma por parte del operario en intervalos de tiempo definidos. Al mismo tiempo esta rebaba presenta valores elevados muy localizados en ciertas zonas de las piezas cuando se da una rotura de los punzones. Por lo tanto, el sistema de control debe ser capaz de predecir la evolución de la rebaba de manera que aconseje al operario el momento óptimo para el reafilado de los punzones evitando así los dos problemas citados anteriormente. Al mismo tiempo, el sistema de control debe ser capaz de evaluar las dimensiones principales de la pieza, rechazando aquellas que hayan sido deformadas durante su fabricación.
Para poder ver el contenido completo tienes que estar suscrito. El contenido completo para suscriptores incluye informes y artículos en profundidad
