Soldadura Robótica: Automatiza tus Proyectos de Soldadura para una Eficiencia y ROI Superiores

La soldadura robótica es el proceso de usar un sistema de automatización para realizar tareas de soldadura. Aprende más sobre robots de soldadura y cómo automatizar tu primer proyecto de soldadura hoy.

Un robot de soldadura es cualquier máquina automatizada que opera en una aplicación de soldadura. Los robots y la soldadura tienen una larga historia. No es de extrañar, entonces, que las aplicaciones de soldadura robótica a menudo tengan un fuerte retorno de inversión. A menudo hay muchos integradores y fabricantes que se especializan en soldadura robótica.

El propósito de este artículo es explorar los fundamentos de la soldadura robótica y sus ventajas. Esto te ayudará a obtener un punto de partida para automatizar algunos de tus procesos.

En este artículo:

• Industrias para la soldadura robótica
• Tipos de soldadura robótica
• ¿Por qué automatizar el proceso de soldadura?
• Tipos de robots usados para soldadura
• Consideraciones adicionales

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Industrias para la Soldadura Robótica

Idealmente, los robots pueden soldar en cualquier industria que tenga aplicaciones de soldadura. Las industrias más comunes para robots de soldadura son:

• Automotriz
• Aeroespacial
• Metales
• Construcción

Las empresas en estas industrias a menudo encuentran gran éxito con la soldadura robótica. La razón es que los tipos de productos que fabrican estas empresas se prestan fácilmente a la automatización. En un artículo anterior, discutimos las características de las tareas ideales para robots. Puedes leer más sobre ese tema aquí: Robots Industriales: La Guía #1 de Robótica para Todas las Industrias.

Por ejemplo, la industria automotriz es un gran usuario de robots de soldadura. Los procesos de soldadura automotriz tienen las siguientes características:

• Realizan la misma soldadura repetidamente
• Pequeña variación de piezas a soldar
• El proceso tiene peligros inherentes
• Requiere altos niveles de repetibilidad y precisión
• Necesita alto rendimiento

¡Está claro por qué el primer robot se usó en una aplicación de soldadura automotriz!

Tipos de Soldadura Robótica

Hay varios tipos diferentes de soldadura. Naturalmente, puedes preguntarte qué tipos de soldadura pueden hacer los robots. Los robots pueden realizar típicamente cualquier tipo de proceso de soldadura. Esto incluye:

• Soldadura por puntos
• Soldadura por arco
• Soldadura por resistencia
• Soldadura MIG
• Soldadura TIG
• Soldadura láser
• Soldadura por plasma

La soldadura por puntos es un tipo de soldadura por resistencia que une dos piezas de metal en un solo punto. De ahí el nombre "soldadura por puntos". Este proceso usa grandes cantidades de corriente eléctrica a través del metal para crear inmensas cantidades de calor. Este calor derrite el metal permitiendo que dos láminas se unan.

La soldadura por arco es una forma antigua pero muy común de soldadura. Como su nombre sugiere, la soldadura por arco usa un arco eléctrico para soldar metal. Al igual que la soldadura por puntos, la electricidad es el catalizador de este proceso. Una corriente pasa a través de una varilla de metal al material. La varilla de metal se denomina electrodo. La corriente aparece como un arco brillante. Este arco proporciona el calor necesario para derretir las dos piezas de metal juntas.

La soldadura por resistencia es un término más amplio para varios tipos de soldadura. Esto incluye cualquier soldadura donde la corriente eléctrica pasa por contacto directo a través de dos piezas de metal para unirlas. La soldadura por puntos es un tipo de soldadura por resistencia. Otros tipos incluyen soldadura por proyección y soldadura por costura.

La soldadura MIG es un tipo de soldadura por arco. MIG significa metal inert gas (gas inerte de metal). A menudo se prefiere por su velocidad y versatilidad con diferentes tipos de metales. La soldadura MIG también es común para aplicaciones de soldadura robótica. Un componente adicional de la soldadura MIG es el uso de un gas de protección. Este gas protege el proceso de soldadura de contaminantes que puedan estar en la atmósfera inmediata.

La soldadura TIG es otro tipo de soldadura por arco. TIG significa tungsten inert gas (gas inerte de tungsteno). Este proceso usa un electrodo de tungsteno para crear su arco. Al igual que la soldadura MIG, este tipo también utiliza gas para protección contra contaminación. La soldadura TIG es notoriamente difícil de dominar para los operadores. Tampoco es tan rápida como otros tipos de soldadura comparables. Lo que pierde en velocidad lo gana en una soldadura más enfocada, a menudo más fuerte.

La soldadura láser utiliza un haz láser de alta potencia para crear soldaduras pequeñas y enfocadas. Este estilo permite un control inigualable, lo que la hace útil tanto para soldadura de metal como de plástico. Los sistemas de soldadura láser incluyen tipos de fibra, gas y estado sólido. Estos sistemas ofrecen algunas de las tasas de velocidad y precisión más altas alcanzables para la industria de la soldadura. Sin embargo, debes esperar que los sistemas de soldadura láser sean algunas de las opciones más costosas del mercado de soldadura.

La soldadura por plasma es similar a la soldadura TIG y a veces incluso usa un electrodo de tungsteno. Difiere principalmente en la construcción de la antorcha. La antorcha tiene una pequeña boquilla de cobre que expulsa el arco a alta velocidad y temperatura. Aquí radica la ventaja de la soldadura por plasma. Las temperaturas estándar del arco para soldadura por plasma pueden estar en el rango de 25,000 °C a 30,000 °C. Comparativamente, las temperaturas estándar para otros tipos de soldadura por arco pueden estar en el rango de 5,000 °C a 6,000 °C.

¿Por Qué Automatizar el Proceso de Soldadura?

Hay muchos factores que impulsan a las empresas a automatizar el proceso de soldadura. Se encuentran grandes retornos al pasar de soldadura manual a automatizada. Razones comunes incluyen:

• Mejoras en el tiempo de ciclo
• Costos y disponibilidad de mano de obra
• Consistencia
• Precisión
• Eficiencia de material
• Seguridad

Tiempo de Ciclo

El tiempo de ciclo a menudo es una preocupación inmediata para procesos de soldadura de alto volumen. Las aplicaciones que requieren altos niveles de rendimiento a veces encuentran que la velocidad del operador es el factor limitante en la manufactura. En otras palabras, los soldadores manuales tienen límites en la velocidad de soldadura que pueden afectar negativamente a los fabricantes. Los robots pueden soldar a una tasa más alta que incluso los soldadores humanos más hábiles. Esta velocidad se encuentra no solo durante el proceso de soldadura en sí, sino también en el tiempo necesario para moverse entre posiciones. Además, los robots no necesitan descansos ni experimentan tiempo de inactividad debido a cambios de turno. Un soldador robótico puede seguir soldando mientras el material esté disponible. Estos factores a menudo conducen al retorno de inversión más notable para los fabricantes.

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Costos de Mano de Obra y Precisión

Los soldadores calificados son un bien costoso y limitado en el mercado laboral actual. Esto pone a los fabricantes en una posición difícil para mantener operaciones. Las diferencias de habilidad conducen a diferencias notables de calidad en la soldadura, lo que tiene un impacto negativo en las ventas. Además, los costos laborales son un impacto considerable en el resultado final de un fabricante. Por esta razón, muchas empresas encuentran que automatizar el proceso de soldadura es una decisión necesaria para seguir siendo competitivas.

Consistencia

El control de calidad es esencial para aplicaciones de soldadura. Pequeñas imperfecciones e inconsistencias causan vacíos, deformaciones y debilidades en las soldaduras. Problemas como estos pueden incluso hacer que el producto sea inutilizable. Esto conduce a más desperdicio y material desperdiciado. La mayoría de los fabricantes rastrean la cantidad de material desperdiciado cada año. Este costo puede recuperarse con la integración de un robot de soldadura en tu proceso. La consistencia de la robótica significa la misma calidad de soldadura cada vez y menos desperdicio comparado con la soldadura manual.

Precisión

Para ciertas aplicaciones, se requiere precisión extrema. Este nivel de rendimiento solo es alcanzable mediante la automatización del proceso de soldadura. La retroalimentación de alta resolución proporcionada por los servomotores en los robots permite una precisión que no puede ser igualada por soldadores humanos. Esta precisión es alcanzable una y otra vez ya que el robot no se fatiga como los soldadores manuales.

Eficiencia de Material

Los soldadores robóticos son más eficientes en el uso de material. Como siguen un conjunto programado de instrucciones, los robots usarán la misma cantidad de material cada vez que suelden una pieza. Incluso los soldadores hábiles cometerán errores e inconsistencias. Hay variaciones en la cantidad de material de soldadura consumido de pieza a pieza en el proceso manual. Estos materiales incluyen electrodos, plasma, gases, etc.

Seguridad

El proceso de soldadura es inherentemente peligroso. Estos peligros incluyen:

• Choque eléctrico
• Ruido
• Exposición al arco
• Peligros explosivos

Cualquier proceso que incluya electricidad de alto voltaje y altas temperaturas será peligroso para los humanos. Los soldadores manuales siempre están expuestos a estos peligros durante el proceso de soldadura. Las lesiones potenciales incluyen:

• Quemaduras
• Electrocución
• Pérdida auditiva
• Ceguera

Las lesiones en el lugar de trabajo son costosas. Este gasto se mitiga con el uso de soldadores robóticos. Es importante recordar que los robots no eliminan el peligro del proceso. Los robots simplemente eliminan a un operador humano de la exposición directa al proceso. Debes seguir los protocolos de seguridad adecuados y estrategias de mitigación de riesgos al integrar un robot soldador en tu instalación.

Tipos de Robots Usados para Soldadura

Técnicamente, cualquier tipo de robot estacionario puede usarse en una aplicación de soldadura. Estos tipos de robots incluyen:

• Brazos articulados
• Robots de seis ejes
• Robots SCARA
• Cilíndricos
• Cartesianos o Gantry

Cualquiera de estos robots puede ser un soldador si una herramienta de soldadura puede montarse al final de su brazo. Sin embargo, los tipos de seis ejes son, con mucho, el tipo más común de robots de soldadura. La razón es que son el tipo de robot más flexible. El robot de seis ejes puede contorsionarse para soldar en ángulos no alcanzables por otros tipos de robots. Este robot también puede escalar para tener un gran rango de movimiento requerido para muchas aplicaciones de soldadura.

Una innovación reciente en la industria de la soldadura robótica es la inclusión de robots colaborativos de seis ejes para soldadura. Los robots colaborativos son más fáciles de enseñar nuevos procesos que los robots industriales estándar. El proceso de enseñanza a menudo se realiza con una técnica de guiado manual. Un operador puede guiar el robot a través del proceso a mano para enseñarle una nueva pieza a soldar. Esto da a la robótica un lugar para aplicaciones de volumen medio. Los robots industriales estándar requieren que se escriba nuevo código para enseñar una nueva pieza. Esto podría requerir que un especialista pase varias horas o días desarrollando y probando el código. Un operador podría enseñar a un cobot una nueva pieza en cuestión de minutos.

Una nota importante aquí es que los robots de soldadura colaborativos tienen limitaciones. Factores como tamaño, velocidad y capacidad de carga significan que los robots colaborativos no serán adecuados para todas las aplicaciones de soldadura. Es importante considerar los requisitos específicos de tu aplicación para determinar si un robot colaborativo es la solución correcta para tu robot de soldadura. Un experto puede ayudarte a hacer esta determinación. La red de asesores independientes de HowToRobot puede ayudarte a determinar dónde y cómo automatizar.

Consideraciones Adicionales

Hay consideraciones adicionales que debes tener en cuenta con los soldadores robóticos. Rara vez un robot puede introducirse en un proceso sin equipo adicional. Los robots también pueden no funcionar en todas las aplicaciones de soldadura. Por estas razones, es importante identificar proveedores experimentados.

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El equipo adicional puede incluir fijadores y sistemas de seguridad. Un fijador es un sistema mecánico que sujeta y presenta las piezas a soldar al robot de manera predecible. Los fijadores pueden ser cosas como mesas rotativas o sistemas de sujeción según la aplicación. Los fijadores también pueden ser considerablemente costosos. Por esta razón, es importante pensar en cómo se presentará la pieza al robot para tu proceso de soldadura.

Como con cualquier robot, el equipo de seguridad debe incluirse en el costo total del proyecto. El equipo de seguridad podría incluir:

• Jaulas de seguridad
• Sensores
• Cortinas de luz
• Escáneres de seguridad
• Relés de seguridad

El proceso de soldadura tiene peligros adicionales que hacen que la seguridad sea aún más importante de considerar. Los robots están diseñados para realizar su tarea repetidamente de forma automática. Los sistemas de seguridad aseguran que si hay operadores humanos u obstrucciones presentes, el robot se comportará de manera segura y predecible.

¿Cuándo Son una Mala Idea los Robots de Soldadura?

Hay ciertos escenarios donde los robots pueden no ser beneficiosos para tu aplicación. Ciertos procesos pueden variar demasiado en el tipo de producto usado. Por ejemplo, considera un negocio que produce muchas piezas personalizadas en volúmenes pequeños. Este negocio puede encontrarse reprogramando un robot muchas veces al año. Este costo adicional y tiempo de inactividad pueden hacer que un robot sea ineficiente para este proceso.

Otros riesgos incluyen dependencias de robots en ciertas aplicaciones. Si el fallo de un solo robot puede detener un proceso completo, te podrías exponer a riesgo. Por esta razón, es importante tener medidas de mantenimiento preventivo y repuestos en lugar.

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Es importante recordar que los sistemas de soldadura robótica requieren una inversión inicial considerable. Esto conduce a una alta barrera de entrada al mercado de soldadura robótica para algunos fabricantes. Puedes usar la herramienta RFQ de HowToRobot para recibir cotizaciones y ofertas de proveedores de robots basadas en tus necesidades para ver cuáles podrían ser tus costos.