En actividades exigentes, poco ergonómicas y repetitivas, la robótica puede aliviar a los empleados. Sin embargo, especialmente en el montaje, se deben considerar muchos factores antes de que las soluciones de automatización se implementen de manera económicamente viable, creando en conjunto alivios para el personal 'en la línea'. Justamente estos ejemplos de implementación están siendo probados por un equipo de proyecto del Fraunhofer IWU y Volkswagen Sachsen GmbH actualmente en el Fraunhofer IWU: como un sistema de montaje híbrido-autónomo (HAutoMont), que permite un montaje económico y parcialmente autónomo de revestimientos de fondo de automóviles. El equipo elabora recomendaciones para un desarrollo de procesos y componentes de montaje adecuado para la automatización.
Los revestimientos de fondo (UBV) a menudo se montan en trabajo por encima de la cabeza o en posturas corporales exigentes debajo del vehículo, lo que genera una carga para los hombros, el cuello y la espalda. Los componentes grandes y flexibles con formas complejas también solo pueden posicionarse con un esfuerzo considerable. Para la fijación, generalmente se utilizan clips o tornillos, que no están fácilmente a mano, sino que deben recogerse y transportarse. Los componentes especialmente grandes requieren además una segunda persona para el atornillado, y no siempre hay suficiente espacio para moverse. Entonces, ¿todo apunta a la automatización de estas tareas? Desafortunadamente, no es tan fácil...
UBV: un desafío especial para la automatización
...porque el ser humano posee fortalezas que la tecnología carece. No depende de ningún sensor o incluso de un paro de línea para posicionar el componente con precisión. También es flexible en el tiempo y no necesita un intervalo de tiempo asignado exactamente para una (sub)tarea dentro de un ciclo. Puede agarrar y transportar fácilmente piezas suaves (técnicamente: flexibles). Si las piezas son diferentes, esto no representa un desafío significativo para el ser humano, ni al agarrar, ni al fijar o asegurar. La combinación de posicionar, fijar y asegurar a menudo consume mucho tiempo en soluciones de automatización. Si un clip no encaja de inmediato, esto a menudo significa trabajo adicional, para el cual hay poco margen de tiempo dentro del ciclo limitado. Otro desafío son los componentes voluminosos, engorrosos y parcialmente difíciles de apilar, que limitan aún más las opciones de superficie para el manejo mecánico. A través de revisiones del producto (medidas de mantenimiento del modelo), a menudo aumenta la variedad de variantes, más precisamente: el número de piezas que deben considerarse a lo largo de todo el ciclo de vida del producto en un ciclo de montaje. Los medios de operación especiales para tales piezas tendrían que fabricarse en gran cantidad y posiblemente revisarse o reemplazarse después de un tiempo relativamente corto.
Inicio sensato: un modelo, un componente, solución de montaje flexible
El equipo del proyecto se decidió temprano por un componente del Volkswagen ID.3: de los 13 componentes del revestimiento de fondo, se creó un componente de blindaje que mejora la aerodinámica del vehículo, 'el corredor'. También tales componentes a veces se desarrollan más durante la duración del modelo; por lo tanto, tiene sentido abordar el desafío de una variabilidad secuencial.
En la investigación experimental, ahora se utilizan robots de manejo y atornillado como solución de automatización flexible. Los ventosas recogen el componente en tres puntos para minimizar las deformaciones en este producto de polipropileno de 110 cm de largo, 88 cm de ancho y solo 2 mm de grosor con una rigidez propia correspondientemente baja. Un robot atornillador reconoce en cada tornillo a través de qué orificio en el componente debe ser guiado. Lleva los tornillos y los aprieta. Este subproceso automatizado podría integrarse en una sección de producción con tareas manuales de otro modo, como una solución híbrido-autónoma.
Las experiencias en la instalación de este componente se utilizan para hacer que futuras generaciones de componentes y procesos de fabricación sean aún más adecuados para la automatización.
Recomendaciones para una adaptación adecuada a la automatización de componentes y procesos de fabricación
- Una consideración temprana de los requisitos de automatización en el desarrollo del producto facilita el diseño adecuado para la fabricación de componentes y procesos de producción.
- Los componentes que se montan mecánicamente deben poder ser agarrados bien en puntos definidos, manejarse con poca torsión y posicionarse fácilmente. Deben estar diseñados de tal manera que, por ejemplo, permitan un encastre sin problemas o
- apoyen el posicionamiento y alineación. Deben permitir un manejo lo más libre de deformaciones posible. Los ajustes de estos componentes durante la duración del modelo no deberían afectar el grado de automatización alcanzado. Las piezas geométricamente simples son más fáciles de montar, tanto para humanos como para máquinas.
- Tolerancias bajas en la posición de otros componentes del fondo, como el parachoques delantero, facilitan los procesos de montaje automatizados.
- La combinación de dos componentes muy flexibles dificulta las conexiones atornilladas.
- Cuanto menos varíen las técnicas de conexión y menor sea la diversidad de piezas de tornillos y clips, menos medios de operación especiales (herramientas) son necesarios. Los cambios de herramientas no son realizables en ciclos cortos.
- El espacio sigue siendo un recurso escaso en el montaje final; las soluciones de automatización ocupan más superficie que los empleados: cuando las personas trabajan en espacios de trabajo que se superponen directamente o se cruzan con robots, la necesidad de espacio aumenta adicionalmente debido a las medidas de seguridad.
- La sensibilidad humana ('sensación') al encajar piezas a menudo es difícil de reemplazar. Por lo tanto, la automatización debería llevarse a cabo en el montaje de componentes donde se puedan lograr los mayores efectos en términos de rentabilidad y ergonomía.
Los socios en el proyecto HAutoMont son Volkswagen Sachsen GmbH, Müller y Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH y Fraunhofer IWU.
Contacto:
