K 2016 y la Industria 4.0

La dinámica de la sociedad y el avance de la tecnología están cambiando la forma en que los negocios se conciben, generando nuevas formas de crear valor. Los consumidores se involucran cada vez más, exigiendo personalización, adaptación a sus necesidades y posibilidades de co-creación. Los avances tecnológicos están transformando los productos en dispositivos inteligentes, mientras que la ciencia de los materiales está permitiendo la creación de objetos cada vez más complejos, logrando que el consumidor tenga un mayor grado de interacción.

Las firmas exitosas estarán en capacidad de adaptarse rápidamente en sus infraestructuras físicas e intelectuales para explotar los cambios tecnológicos y de los mercados globales, estando cada vez más cerca del cliente. La nueva revolución industrial, la de la Industria 4.0, y la Feria K 2016 son una muestra importante de las tendencias que seguirá el sector dentro de esta nueva realidad.

En la Industria 4.0, la información juega un papel primordial para darle valor a los productos y servicios, y optimizar los procesos de manufactura. Esto involucra la transformación hacia las fábricas 4.0. En éstas, las máquinas inteligentes convergen con las necesidades de personalización de los productos y con la necesidad de ser productivas y sostenibles (ver figura 1).

Las máquinas inteligentes

Las máquinas inteligentes interactúan con el producto, el usuario y otros equipos, haciendo uso de la sensórica para captar información y tomar decisiones.

El avance tecnológico de la sensórica, la reducción de los costos y el incremento de las velocidades de respuesta están dotando a los equipos de los "sentidos" necesarios para llevar los sistemas productivos a una nueva dimensión, a través de controles de calidad en línea, mantenimientos predictivos y autoajustes de los procesos.

El control de calidad se desplaza de los laboratorios a las líneas de producción. Se pueden controlar nuevas propiedades como la opacidad, el brillo, la rugosidad superficial, la distribución de espesores en multicapas, la planitud y las orientaciones, entre otros.  Adicionalmente, los sistemas ópticos (visible,  IR, UV y/o rayos X), acoplados a un software de análisis de imágenes, permiten la determinación de anomalías como defectos superficiales, contaminación, geles, arrugas y porosidades. Esta tecnología se ha desarrollado principalmente para la inspección en línea de productos extruidos o laminados, escanean con una resolución de 25 micrómetros en adelante, a velocidades de hasta 1.200 m/min.

Sistemas análogos escanean los gránulos para determinar decoloraciones, contaminación, cuerpos extraños, forma y tamaño; separan los gránulos defectuosos para asegurar pureza y uniformidad total de la materia prima y lo pueden hacer a velocidades de producción de hasta 850 kg/h. Algunos ejemplos de estos dispositivos serán presentados en la Feria K 2016 por ISRA Visions, OCS y SIKORA, y empresas como Reifenhäuser, Brückner y Windmöller & Hölscher los ofrecen dentro de sus líneas de extrusión.

El mantenimiento predictivo es resultado de la evolución de la sensórica, combinada con una infraestructura de manejo de datos y algoritmos de identificación de patrones, lo que permite predecir el futuro rendimiento de los equipos y alertar a los usuarios de problemas antes de su ocurrencia.

Los esquemas de mantenimientos clásicos están basados en la prevención y la corrección. Los esquemas predictivos cambian componentes e insumos sin que sea estrictamente necesario hacerlo. En el mantenimiento correctivo, se debe parar la línea sin planeación, hasta su reparación; mientras que el mantenimiento predictivo permite optimizar el cambio de componentes y evita la aparición de fallas inesperadas.

Varios fabricantes de maquinarias presentarán tecnologías de mantenimiento predictivo; un ejemplo será exhibido por Reifenhäuser. Este fabricante de extrusoras anunció el desarrollo de un centro de diagnóstico integrado a sus equipos, que hace uso de la información sensórica, permitiendo identificar qué partes del equipo presentan un desgaste avanzado y requieren ser sustituidos. El grupo HF Mixing anunció su desarrollo de herramientas digitales, que permiten evaluar el desgaste de los componentes de un mezclador interno.

La combinación de algoritmos de ajuste con la información de sensores cada vez más avanzados ha permitido el surgimiento de máquinas que se autoajustan a las variaciones del proceso, manteniendo el control con  criterios de calidad.

Un ejemplo de lo anterior, será presentado por Herrmann Ultraschall, quienes anunciaron el AMG, un  generador ultrasónico para soldadura, el cual incluye un algoritmo que ajusta los parámetros con respecto a las condiciones ambientales.

Otro ejemplo es la tecnología de inyección de KraussMaffei conocida como Control Adaptativo de Proceso, la cual reconoce las fluctuaciones gracias a cambios de condiciones ambientales o de viscosidad, y reajusta los parámetros de inyección buscando mantener el peso del producto final, con una mínima variabilidad.

Comunicación: una máquina es parte de una comunidad productiva

El entendimiento de que una máquina es parte de un sistema productivo, en donde se comparte información con otras máquinas, con el producto fabricado y con múltiples agentes en la cadena productiva, es uno de los conceptos de la Industria 4.0.  En este sentido, se reafirman tendencias vistas en ferias pasadas como son la intercomunicación entre máquinas, los servicios de asistencia técnica en línea y el control y monitoreo remoto de la operación.

Existen múltiples ejemplos de tecnologías de intercomunicación entre máquinas que se presentarán en la Feria K 2016. Por mencionar algunos, Engel desarrolló un sistema de ejecución de manufactura, el cual integra verticalmente la información de una planta de producción, incluyendo un módulo de monitoreo energético. Brückner presentará un desarrollo similar para el proceso de extrusión.

Los servicios técnicos de asistencia en línea son una tendencia que comenzó a tomar fuerza desde la Feria K 2013. En la asistencia en línea, el proveedor de tecnología puede intervenir la maquinaria de forma remota para diagnosticar algún problema o ejecutar mantenimientos. Dentro de los nuevos desarrollos, Leistritz presentará unas gafas inteligentes y un sistema de conectividad de máquina que permiten una comunicación bidireccional del usuario con los expertos técnicos.

Personalización de la producción y manufactura aditiva

La manufactura aditiva es una de las tecnologías que mayores cambios puede generar en la forma en que las personas acceden a los productos. A diferencia de las tecnologías de maquinado en las que se retira material o las tecnologías de moldeo (en las cuales se requiere un molde), la manufactura aditiva permite obtener partes mediante el aporte de material (sin necesidad de molde).

La tecnología de manufactura aditiva fue concebida para la fabricación de prototipos, pero en la medida en que ha evolucionado se ha utilizado para la producción de lotes pequeños de piezas funcionales, la elaboración de piezas de alta complejidad a bajos costos, la construcción de moldes y la estampación en alto relieve, entre otros.

Empresas como EOS, Stratasys, Triumpf, Arburg, ASS, Wacker, Covestro, LSS, Envisiontec, entre otras, presentarán en la feria sus soluciones de materiales, equipos y servicios en manufactura aditiva. Se hará especial énfasis en productos plásticos funcionales y materiales metálicos para el desarrollo de componentes de moldes.

Dentro de los nuevos materiales se incluyen PLA para la impresión 3D con fibras naturales (3DomFuel), masterbaches con amplias gamas de colores (Gabriel-Chemie) y poliuretanos que permiten hacer efectos en degradé durante la impresión (Covestro).

Igualmente, se expondrán nuevas tecnologías de producción. Por ejemplo, Wacker lanzará la primera impresión 3D para silicona; Envisiontec presentará su equipo de laminación selectiva de compuestos; Stratasys exhibirá su impresora 3D J750, la cual, según el proveedor, permite obtener hasta 360.000 colores; y Arburg mostrará la integración de la manufactura aditiva con el proceso de inyección, involucrando varios elementos de la Industria 4.0.

Internet de las Cosas (IoT): interacción entre productos y usuarios

Se estima que para el año 2020 estarán conectados a Internet 4 billones de personas y 25 billones de productos inteligentes, representando un negocio de cerca de 4 trillones de dólares. El Internet de las Cosas no es el futuro, está aquí: vehículos autónomos; hogares, edificios, fábricas y oficinas inteligentes; logística; transporte; navegación, “wearables” para el cuidado personal y la salud, entre otros. Los objetos y las personas están interconectados para crear experiencias únicas, individuales y a la medida.

La K 2016 tiene muchos exponentes de esta tendencia. Un ejemplo es Covestro, que mostrará sus aportes en el desarrollo de “wearables” como el parche que se adhiere a la piel y envía información que puede ser utilizada para el control de  la actividad física y el tratamiento de condiciones médicas. También mostrará la línea de electrónica para textiles inteligentes, que permite llevar iluminación LED a las telas de forma armónica, funcional y estética.

Productividad y sostenibilidad

Algunas de las tendencias que vienen manejándose desde ferias anteriores hacen parte de los propósitos de la Industria 4.0; la productividad y la sostenibilidad son dos de las más importantes. Se podrán ver equipos cada vez más productivos, confiables y con mayor eficiencia y monitoreo energético; procesos integrados, materiales y productos poliméricos de menor impacto ambiental; tecnologías que permiten la reducción en peso de partes y artículos plásticos, entre otros.

Sólo por citar un ejemplo, Covestro presenta su nueva línea de polioles, los cuales son sintetizados reemplazando en un 20% las fuentes petroquímicas por CO2, con el mismo desempeño que los materiales convencionales.

Conclusión

La Industria 4.0 es una realidad que se verá reflejada en los desarrollos y ejemplos presentados en la Feria K 2016. Es tal la relevancia de este concepto, que la Asociación de Fabricantes de Maquinaria para Plásticos y Caucho (VDMA, por su sigla en alemán) tiene como objetivo acercar a los visitantes a la Industria 4.0 y dar a  entender que estas tecnologías han sido utilizadas con éxito en los últimos años.

*Los autores agradecen a la Unidad de Gestrión Empresarial, administrada por Bancoldex (Colombia), por el apoyo estatal de cofinanciación que permitió la obtención de información requerida para la realización de este artículo.

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