¿Automatizar productos hechos a mano con un robot?

¿Es posible automatizar un producto hecho a mano?

Cuando pensamos en productos hechos a mano, a menudo imaginamos artículos altamente complejos hechos a medida donde cada pieza es necesariamente única. Sin embargo, muchos productos están hechos a mano solo porque los números de producción no son lo suficientemente altos como para justificar el uso de la automatización completa.

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

El problema con muchas formas de automatización es que requieren que tenga un proceso consistente que se ejecute con un alto rendimiento. Sin esto, a menudo no tiene sentido invertir en automatización, ya que no puede estar seguro de que logrará un retorno de la inversión.

Cuando tiene un proyecto por lotes más pequeño, es posible que se pregunte si es posible automatizarlo.

Este es el problema que abordó un grupo de investigadores en plásticos industriales con su último proyecto de robótica. Estaban buscando una forma pequeña y rentable de automatizar el montaje de juguetes de hula-hoop de plástico.

Presentamos... ATS2i

Los investigadores de la empresa francesa “Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes” (ATS2i) llevaron a cabo este proyecto. Fue dirigido por el ingeniero Alexandre Temporel, que trabaja en plásticos industriales desde hace más de 15 años.

La empresa está especializada en el diseño e ingeniería de proyectos industriales innovadores, con conocimientos específicos en la industria del plástico. Incorporan una amplia gama de tecnologías de fabricación, que incluyen impresión 3D, mecanizado y CNC.

ATS2i analiza los proyectos a lo largo de todo el ciclo de vida de los proyectos industriales, desde la investigación y el desarrollo y los estudios de viabilidad hasta el diseño y la creación de prototipos.

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

Aquí es donde entra en juego su proyecto de robótica hula-hoop.

El Proyecto:Producción de Hula-Hoop

El proyecto en cuestión consistía en la producción de juguetes de hula-hoop de plástico. Este es un buen ejemplo de una tarea que normalmente se realiza a mano en muchas situaciones en las que se requieren lotes pequeños.

El equipo de ATS2i creó su configuración como una prueba para ver si se podía usar la robótica para automatizar fácilmente la etapa de ensamblaje de la producción de hula-hoop.

¿Qué son los aros Hula-Hoop?

Si no está familiarizado con los juguetes de hula-hoop, aquí hay una introducción...

Los hula-hoops se han utilizado como juguetes durante más de 2500 años. Para usar el aro, lo gira alrededor de su cintura, extremidades o cuello. Los niños las utilizan para juegos y los adultos como forma de ejercicio o entretenimiento. Aunque los hula-hoops tienen una larga historia, aumentaron significativamente su popularidad en la década de 1950.

La mayoría de los aros de hula modernos están hechos de tubos de plástico, aunque tradicionalmente se hacían de sauce, bambú o hierba dura.

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 un círculo y los extremos se unen, generalmente insertando un tapón de doble extremo.

Si bien son fáciles de producir, los hula-hoops no siempre se fabrican en grandes cantidades. A diferencia de las versiones producidas en masa, los pequeños artesanos las producen en lotes pequeños.

La tarea de conectar los extremos de los aros entre sí es un buen candidato para la automatización.

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

La aplicación robótica:montaje de hula-hoop

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

El proceso de configuración y fabricación fue razonablemente sencillo.

La configuración robótica

La configuración consistió en lo siguiente:

• Un robot colaborativo UR5 de Universal Robots.
• Una pinza de OnRobot.
• RoboDK para la programación de robots.
• Una plantilla para doblar rollos para doblar los tubos de plástico.

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

El proceso de fabricación

El proceso para crear un hula-hoop involucró aspectos de la atención de la máquina (para atender la dobladora de rollos) y el ensamblaje.

Los pasos fueron los siguientes:

1. Recoja y doble el tubo en la dobladora de rodillos, asegurando una protuberancia de 1,5 mm.
2. Alinee los extremos.
3. Inserte el vidrio calentado, útil para derretir los extremos del tubo de plástico.
4. Presione los extremos del tubo para unirlos, fijándolos.
5. Espere a que el plástico se enfríe antes de retirarlo de la máquina.

Programando el Robot con RoboDK

Alexandre Temporel y su equipo decidieron usar RoboDK para programar el robot. El software es compatible listo para usar con los robots UR y es útil para tareas como esta.

Primero crearon la configuración dentro del software. Con la capacidad de RoboDK para agregar fácilmente modelos 3D, también pudieron agregar un modelo de la dobladora de rodillos. Esto facilitó la alineación correcta del 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 agregaría complejidad a la simulación y no era necesario para crear un buen programa.

Puedes ver los resultados de su trabajo en este video:

Cómo extraer lecciones de esto para su propia aplicación

Hay muchas maneras de utilizar la robótica en su proceso que no requieren que haga todo lo posible y automatice todo.

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

Incluso podría argumentar que el producto sigue siendo esencialmente hecho a mano, ya que el robot está haciendo el mismo trabajo que el humano en las mismas circunstancias, es decir, atendiendo la dobladora de rodillos.

¿Qué tarea de lotes pequeños le gustaría automatizar? Cuéntenos en los comentarios a continuación o únase a la discusión en LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram o en el foro de RoboDK.