Automatización de Procesos de Soldadura Industrial: Soluciones Avanzadas para la Industria Moderna (PARTE 1)
Automatización de Procesos de Soldadura Industrial: Soluciones Avanzadas para la Industria Moderna.
PARTE 1: FASES Y PROCESOS DE SOLDADURA AUTOMATIZABLES
La soldadura industrial es una de las operaciones más críticas dentro del sector manufacturero, especialmente en industrias como la automotriz, la construcción de infraestructuras, y la producción de componentes electrónicos y aeroespaciales. En la actualidad, muchas empresas están recurriendo a la automatización de los procesos de soldadura para mejorar la precisión, la velocidad de producción y la calidad general del producto.
La experiencia en procesos de soldadura industrial automatizada por resistencia y MAG de Gurpea suma ya más de 20 años, en los que se han realizado proyectos de gran envergadura para clientes, principalmente del sector automoción.
Algunos de ellos ejecutando instalaciones de más de 50 robots, en un espacio de 55x50 metros cuadrados, con los que deja patente su capacidad para manejar proyectos industriales complejos. Un ejemplo de ello es el proyecto de automatización de procesos de soldadura de traviesas y largueros, desarrollado para KWD Automotive, al que haremos alusión a lo largo de este post.
Foto: Parte del Proyecto de Soldadura automatizada (traviesas y largueros) ejecutado para KWD Automotive.
Contexto de la Automatización de Soldadura Industrial
En la era de la Industria 4.0, la automatización no es solo una ventaja competitiva, sino una necesidad. Los sistemas de soldadura automatizados permiten a las empresas lograr una mayor eficiencia y productividad, reduciendo al mismo tiempo los errores humanos y mejorando la seguridad en el lugar de trabajo. La implementación de robots de soldadura industrial ha transformado sectores como la fabricación de automóviles y maquinaria pesada, donde la repetitividad y precisión son factores críticos.
Tipos de Procesos de Soldadura Industrial que Pueden Automatizarse
Existen múltiples tipos de soldadura industrial automatizables, cada uno adaptado a diferentes materiales, requisitos de precisión y velocidad de producción. A continuación, se describen algunos de los más comunes:
- Soldadura MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas): Este proceso es ampliamente utilizado debido a su capacidad para unir metales de manera rápida y eficiente. Al ser compatible con una amplia variedad de materiales, incluyendo acero y aluminio, es ideal para su automatización en líneas de producción de gran volumen, como las del sector automotriz.
- Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas): Aunque más lenta que la soldadura MIG / MAG, la soldadura TIG ofrece un mayor control y precisión, lo que la convierte en una opción idónea para aplicaciones que requieren soldaduras de alta calidad en materiales como el acero inoxidable, el titanio y otros metales más delicados.
- Soldadura por resistencia eléctrica (puntos): Este tipo de soldadura se utiliza principalmente en la fabricación de automóviles, donde se unen láminas metálicas mediante puntos de soldadura. La automatización de este proceso permite realizar miles de puntos de soldadura de manera uniforme y con una velocidad inigualable.
Foto: proyecto automatización de soldadura realizado para KWD Automotive.
- Soldadura láser: Esta técnica avanzada es perfecta para aplicaciones de alta precisión, como en la industria aeroespacial y electrónica. Su capacidad para soldar metales delicados con una mínima deformación lo convierte en un candidato ideal para la automatización.
Fases en la Automatización de Procesos Industriales de Soldadura
La implementación de un proceso automatizado de soldadura no es un proceso sencillo. Implica una planificación meticulosa, que pasa por varias fases clave diseñadas para garantizar que el proceso automatizado cumpla con los objetivos de producción, calidad y seguridad.
Una vez iniciada la ejecución del proyecto, es esencial disponer de un mapa de gestión claro que vaya superando minuciosamente cada una de las fases establecidas, con el fin de evitar errores que nos devuelvan al punto de partida:
1. Análisis del proceso y tiempos de ciclo : el primer paso es analizar en detalle el proceso y sus objetivos: la producción requerida, tiempo de ciclo del proceso, OEE y los estándares de calidad que se deben cumplir.
2. Diseño del layout del proceso y validación de cliente:: Para el diseño de proceso automatizado de la línea de soldadura, ampliamos profundizamos en el análisis de los tiempos de ciclo del proceso, dividiéndolo en subprocesos y fijando finalmente el número de sistemas necesarios y su ubicación física. El tiempo de ciclo determinará en gran parte, la complejidad, y por tanto el coste final del proceso automatizado. Así como el espacio disponible en planta, marcará la disposición de los distintos elementos en el proceso global.
Algunos de los sistemas automatizados con los que cuenta un layout de un proceso de soldadura industrial son: Robots con pinza embarcada de soldadura de puntos, Robots con garras de manipulación de piezas, pinzas de soldadura por puntos fijas, prensas de soldadura por resistencia, unidades de giro intermitentes y utillajes, sistemas de alimentación de piezas automatizados, sistemas de transporte de piezas automatizados, sistemas de seguridad de línea, cerramientos perimetrales, etc…
La definición de un buen proceso de soldadura automatizado, debe garantizar:
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- Alta disponibilidad de línea, lo que conlleva pocas paradas de producción.
- Alta ocupación de trabajo de elementos automatizados, consecuencia de la optimización de trabajo de los distintos elementos.
- Minimizar el número de operarios/as en tareas repetitivas y peligrosas, mejorando costes y seguridad de la línea.
- Optimizar espacio en planta ocupado..
- Coste general equilibrado y alineado con los requerimientos exigidos por el proceso.
Foto1: detalle de layout de proceso soldadura. Foto2: Estación UGIs y Robots de soldadura e intercambio. (Cliente KWD Automotive)
3. Validación de diseño con cliente: Una vez definido y diseñado el proceso completo, se procede a la validación con el cliente, de manera que se de luz verde al inicio de fabricación y compras de los distintos elementos y materiales que componen el proceso.
En la validación de diseño con el cliente, intervienen distintos departamentos que aportan su punto de vista técnico y una visión global para la futura puesta en marcha del proyecto: ingeniería, procesos, calidad, mantenimiento, e IT entre otros.
4. Fabricación y compras: Superada la validación de cliente, iniciamos la fabricación y compra de la totalidad de elementos mecánicos y eléctricos que componen la instalación. Tarea que conlleva importantes negociaciones y seguimiento por parte de los/las responsables, y que determinan la buena marcha del proyecto, minimizando retrasos y asegurando el cumplimiento de la planificación
5. Montaje y ajuste: Recepcionados todos los materiales de fabricación y compra, llegan el montaje y ajuste. Como el resto de hitos del proyecto, esta fase requiere una planificación y coordinación cuidadosas para asegurar que todo avance se ciña a su planificación inicial.
Fotos: Montaje, cableado y ajuste de utillajes para el proyecto de automatización de procesos de soldadura de KWD Automotive.
6. Puesta en marcha: Una vez montados, ajustados y probados todos los componentes del proceso global, se inicia la fase de puesta en marcha. En este momento, se activan los sistemas y se ajustan los distintos procesos automatizados para lograr una coordinación óptima que asegure el cumplimiento de los objetivos.
Foto: Fase puesta en marcha para el proyecto de automatización de procesos de soldadura para KWD Automotive.
Durante esta etapa, los equipos de montaje mecánico, eléctrico y de programación juegan un papel crucial. Además, se colabora con el cliente en la fabricación de los primeros prototipos (VFF), realizando ajustes en el proceso hasta alcanzar el nivel de calidad esperado.
7. Validación final de la instalación: Finalmente, ya asegurado que el proceso cumple con sus objetivos de calidad y tiempos de ciclo, se procede a la validación final del proceso de producción. Es en este momento, cuando el cliente se hace dueño de la línea y comienza a gestionarla de manera directa, siempre con la formación, supervisión y seguimiento de nuestro equipo.
Procesos en una línea de soldadura industrial automatizada
En la configuración y generación de conjuntos soldados, se pueden distinguir distintos tipos de procesos que permiten generar las diferentes partes que lo componen obteniendo el producto final. Estos procesos permitirán disponer de un control, fase a fase, de la línea automatizada, así como una total trazabilidad del producto.
1. Configuración de subconjuntos: Existen pequeños subconjuntos que deben soldarse antes de ser incorporados al producto final. Estos subconjuntos soldados, se irán añadiendo a las distintas fases del proceso. Para poder configurar estos subconjuntos, se disponen de distintos sistemas automáticos como: Sistemas de alimentación automáticos, prensas de soldadura por resistencia, robots manipulación de piezas, transportadores automáticos...
2. Configuración de fases de producto: De la misma manera que el producto final se compone de diversas piezas, el proceso se divide en diferentes fases, en las que se sueldan esas distintas partes que forman el producto. Generalmente, son los diferentes utillajes, que forman la línea automatizada, los que marcan la separación entre unas fases y otras del proceso. Intervienen en este proceso:
- Unidades de giro intermitentes. (UGI’s)
- Utillajes de precisión para posicionado de piezas.
- Robots con pinza de soldadura embarcada.
- Robots de manipulación de piezas.
- Afilacaps y cambiadores de caps.
- Equipos de aplicación de adhesivo (mástico).
3. Inspecciones: Fundamentales para garantizar la calidad y la integridad de las soldaduras. Las inspecciones pueden dividirse en diferentes tipos, cada una enfocada en aspectos específicos del proceso y del producto final. Entre ellas: Inspección por visión automatizada, control dimensional automatizado, ensayos de rotura etc
La monitorización continua de parámetros durante el proceso completo de soldadura y control asegura el mantenimiento de la estabilidad y calidad, garantizando que se cumplan los estándares requeridos.
4. Trazabilidad: Las líneas automatizadas de soldadura industrial, disponen de distintos sistemas que aseguran la completa trazabilidad del producto en cualquier fase en la que se encuentre. Se distinguen sistemas como:
- Equipos de marcado por impacto para identificar la zona en la que se ha procesado la pieza
- Equipos de marcado por rayado para identificar la numeración de pieza una vez completados ciertos procesos
- Sistemas de visión para identificación de marcajes
- Sistemas RFID de identificación de piezas
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Pincha en la imagen para leer la segunda parte de este especial de Automatización de procesos de Soldadura Industrial:
ELEMENTOS CLAVE Y DECISIONES PREVIAS IMPORTANTES.
