Uso de robots para automatizar la producción artesanal de plásticos en pequeños lotes

¿Es posible automatizar un producto artesanal?

Cuando pensamos en productos artesanales, a menudo imaginamos artículos personalizados, altamente intrincados donde cada pieza es necesariamente única. Sin embargo, muchos productos son artesanales solo porque los números de producción no son lo suficientemente altos para justificar automatización completa.

En este caso de estudio, mostramos cómo un grupo de investigadores en plásticos industriales usó un robot y RoboDK para automatizar un proceso de fabricación en pequeños lotes.

El problema con muchas formas de automatización es que requieren un proceso consistente corriendo a alto rendimiento. Sin esto, a menudo no tiene sentido invertir en automatización porque no puedes estar seguro de lograr retorno de inversión.

Cuando tienes un proyecto de lote pequeño, podrías preguntarte si es siquiera posible automatizar.

Este es el problema que un grupo de investigadores en plásticos industriales abordó con su último proyecto robotizado. Buscaban una forma pequeña y rentable de automatizar la fase de ensamblaje de juguetes hula-hoop de plástico.

Presentando… ATS2i

Los investigadores de la empresa francesa "Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes" (ATS2i) llevaron a cabo este proyecto. Lo lideró el ingeniero Alexandre Temporel, que lleva más de 15 años trabajando en plásticos industriales.

La empresa se especializa en diseño e ingeniería de proyectos industriales innovadores, con experiencia específica en la industria del plástico. Incorporan una diversa gama de tecnologías de fabricación, incluyendo impresión 3D, mecanizado y CNC.

ATS2i mira proyectos a lo largo de todo el ciclo de vida industrial, desde I+D y estudios de factibilidad hasta diseño y prototipado.

Parte de su alcance como empresa es ayudar a otros a modernizar sus máquinas industriales existentes mediante automatización avanzada.

Ahí es donde entra su proyecto de robótica hula-hoop.

El proyecto: Producción de Hula-Hoop

El proyecto en cuestión implicaba la producción de juguetes hula-hoop de plástico. Este es un buen ejemplo de tarea que a menudo se realiza a mano en muchas situaciones cuando se requieren tamaños de lote pequeños.

El equipo de ATS2i creó su configuración como prueba para ver si la robótica podía usarse para automatizar fácilmente la fase de ensamblaje de producción de hula-hoop.

¿Qué son los Hula-Hoops?

Si no estás familiarizado con los juguetes hula-hoop, aquí una introducción…

Los hula-hoops se han usado como juguetes por más de 2.500 años. Para usar el aro, lo giras alrededor de tu cintura, extremidades o cuello. Niños los usan para juegos y adultos como ejercicio o entretenimiento. Aunque los hula-hoops tienen larga historia, subieron significativamente a popularidad en los años 50.

La mayoría de hula-hoops modernos están hechos de tubos de plástico, aunque tradicionalmente se hacían de sauce, bambú o hierba rígida.

La complejidad de fabricar un Hula-Hoop

Como pieza de ingeniería, los hula-hoops son muy simples de hacer. El tubo de plástico se dobla en círculo y los extremos se unen, normalmente insertando un tapón de doble extremo.

Aunque son simples de producir, los hula-hoops no siempre se fabrican en alto volumen. A diferencia de las versiones de producción en masa, fabricantes artesanales más pequeños los producen en pequeños lotes.

La tarea de conectar los extremos de los aros es una buena candidata para automatización.

Es un buen ejemplo de tarea que a menudo se requiere en otras áreas de fabricación de plásticos.

La aplicación robotizada: Ensamblaje de Hula-Hoop

El proyecto del equipo implicaba un uso simple de un robot colaborativo. Como resultado, el equipo realizó la tarea en el taller sin necesidad de medidas extra de seguridad como vallas o sensores de seguridad.

La configuración y proceso de fabricación eran razonablemente sencillos.

La configuración robotizada

La configuración consistía en:

• Un robot colaborativo Universal Robots UR5.
• Una pinza OnRobot.
• RoboDK para programación robotizada.
• Un utillaje curvadora de rollos para doblar los tubos de plástico.

El equipo integró estos componentes en una sola célula robotizada que ocupaba solo el espacio de una mesa.

El proceso de fabricación

El proceso para crear un hula-hoop implicaba aspectos de cuidado de máquina (para atender la curvadora) y ensamblaje.

Los pasos fueron:

1. Recoger y doblar el tubo en la curvadora, asegurando una protrusión de 1,5 mm.
2. Alinear los extremos.
3. Insertar el vidrio calentado, útil para fundir los extremos del tubo de plástico.
4. Presionar los extremos del tubo juntos, fijándolos.
5. Esperar a que el plástico se enfríe antes de sacarlo de la máquina.

Programando el robot con RoboDK

Alexandre Temporel y su equipo decidieron usar RoboDK para programar el robot. El software es compatible out-of-the-box con robots UR y útil para tareas como esta.

Primero crearon la configuración dentro del software. Con la capacidad de RoboDK para añadir fácilmente modelos 3D, también pudieron añadir un modelo de la curvadora. Esto facilitó alinear correctamente el robot con la máquina.

Dada la naturaleza flexible de los tubos de plástico, decidieron que tenía sentido no simular los hula-hoops en el software. Solo añadiría complejidad a la simulación y era innecesario para crear un buen programa.

Puedes ver los resultados de su trabajo en este vídeo:

Cómo extraer lecciones para tu propia aplicación

Hay muchas formas de utilizar robótica en tu proceso que no requieren ir a por todo y automatizar todo.

Este caso de estudio de ATS2i es un buen ejemplo de aplicación fácil de desplegar que alivia una tarea repetitiva para fabricación en pequeños lotes.

Incluso podrías argumentar que el producto sigue siendo esencialmente artesanal ya que el robot hace el mismo trabajo que el humano haría en las mismas circunstancias —es decir, atender la curvadora.

¿Qué tarea de pequeño lote te gustaría automatizar? Cuéntanos en los comentarios a continuación o únete a la discusión en LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram o en el foro de RoboDK.