Optimización de dosificado por cobots para construcción de aeronaves

Durante doce meses (2021) ViscoTec formó parte de un proyecto de investigación denominado AGREED – “Automatización para ensambles de carcasa flexibles y expandibles con inteligencia digital”. 

En este proyecto del Instituto de Estructuras y Diseño, parte del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), científicos de la Cátedra de Tecnologías y Gestión de la Transformación Digital e ingenieros y técnicos de otros socios del proyecto, investigan el uso de la digitalización e inteligencia artificial para automatizar el ensamble de carcasas de aeronaves. 

AGREED fue un proyecto interno del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y se llevó a cabo con éxito entre enero y diciembre de 2021. Además de la investigación tecnológica, DLR asumió la responsabilidad de los aspectos administrativos y de planificación. El trabajo fue coordinado en conjunto con el contratista principal Premium AEROTEC GmbH. 

Otros participantes de la industria y la investigación que fueron subcontratados para brindar apoyo adicional son Broetje-Automation GmbH, ViscoTec GmbH, Bergische Universität Wuppertal, Fraunhofer IFAM, Fraunhofer IFF y Capgemini. 

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Sistema de dosificación en el cobot
Excelentes resultados

Sistema de dosificación en el cobot

Una parte importante del proyecto fue el dosificado de placas delgadas de materiales complejos de sellado. Para Premium AEROTEC, el proveedor líder mundial de aeroestructuras de nivel 1, esta aplicación es esencial en la producción de componentes de aviones complejos y a gran escala. 

El proyecto de investigación ahora tiene como objetivo aumentar el grado de automatización en el montaje estructural de los llamados aviones de pasillo único. Por un lado, esto debería reducir los procesos de producción manual que existen actualmente y, por otro lado, el aumento del grado de automatización debería conducir a una mayor eficiencia económica.

La investigación se llevó a cabo en Nordenham en Baja Sajonia y en Augsburgo. El cabezal dosificador vipro-DUOMIX de 2 componentes, especialmente diseñado para el sellado de materiales y ya implantado en el mercado, podría utilizarse con robots industriales. El mayor desafío era la aplicación de materiales complejos en una capa extremadamente delgada, que el equipo de ViscoTec pudo resolver con una boquilla especialmente desarrollada. Y un sistema de control mecánico integrado desarrollado conjuntamente con PAG, que consta de un espaciador y suspensión de resorte.

Excelentes resultados

En Nordenham, se requería que el equipo de ViscoTec tuviera una competencia de desarrollo considerablemente mayor, porque aquí la producción sería automatizada parcialmente a través de cobots para una posterior colaboración hombre-máquina. 

Para este propósito, se desarrolló un efector final especial (< 10 kg), basado en un sistema de dos componentes de diseño liviano para el cobot y se colocó en la parte delantera del brazo del robot. Este equipo fue óptimamente diseñado para cargas ligeras y garantiza seguridad durante la colaboración. 

El material de dosificación de 2 componentes se entrega en contenedores a granel separados (cubos de 20 L). Los tanques están ubicados en el efector final. Los tanques se alimentan a través de acoplamientos de material en la estación de tanques. Este a su vez está conectado al sistema de vaciado a través de mangueras. 

El concepto desarrollado por los ingenieros de ViscoTec combina las ventajas de los contenedores grandes (confiabilidad de proceso y bajo costo) con las de los contenedores pequeños, que son más flexibles en cuanto a la aplicación del material. 

La eliminación de una conexión de manguera entre el contenedor grande y el efector final de dosificación en el cobot permite una aplicación de dosificación sin restricciones mecánicas y, por lo tanto, una mayor flexibilidad en todos los grados de libertad. 

Las pruebas en el propio centro técnico de ViscoTec durante las fases de desarrollo permiten la aplicación de una capa delgada de un material de sellado complejo, que es de gran importancia para la investigación en ambos lugares. De particular relevancia: mientras que anteriormente los materiales tenían que mezclarse en un proceso anterior y cualquier material que no se requería debía desecharse debido al rápido inicio del curado, ahora el dispensado y mezclado de precisión se llevan a cabo inmediatamente antes de que se aplique el material y se mezcle manteniendo la relación.

Los resultados de la investigación fueron bien recibidos por el DLR a cargo del proyecto, y esto simplificará futuros desarrollos tecnológicos como las estrategias de aprendizaje por refuerzo. Los robots pueden, después de aprender, realizar de forma independiente tareas de unión en la industria aeroespacial, que también son facilitadas por las tecnologías de dosificación de ViscoTec.

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