PMI aumenta eficiencia de soldadura con robots colaborativos

Processed Metal Innovators LLC (PMI), Bloomer, Wis., es un fabricante de metal que produce cientos de piezas diferentes de metal estampado y soldado para equipos pesados, automóviles, electrodomésticos y más. Los tamaños de pieza van desde unas pocas pulgadas hasta 10' (3,048 m), y desde material de calibre delgado hasta 3/4" (19,05 mm) y más grueso.

PMI comenzó con seis empleados a principios de los 90. Se mudó a su ubicación actual en 1998 y ha crecido a emplear bien más de 100 empleados. La instalación comenzó con unos 60.000 ft2 (5.574 m2) y se ha expandido desde entonces a más de 130.000 ft2 (12.077 m2).

Con pocos soldadores certificados disponibles y soldadores robóticos tradicionales incapaces de manejar tiradas pequeñas, PMI recurrió al recién lanzado BotX Welder impulsado por cobot de Universal Robots para aumentar productividad y rentabilidad.

Erik Larson, vicepresidente de operaciones en PMI, estaba cansado de rechazar negocios debido a escasez de mano de obra. “Ha habido muchos negocios llamando a nuestra puerta”, dijo, “y muchos de ellos en el pasado hemos tenido que no ofertar porque requerían soldadura. Solo tenemos unos siete soldadores y para algunos de estos trabajos necesitábamos nueve o diez soldadores. Ahora mismo, tenemos suficientes cotizaciones fuera que tendríamos que haber contratado 30 soldadores más”. Con la escasez de mano de obra en Wisconsin antes del nuevo coronavirus (COVID-19) dificultando contratar soldadores certificados y con soldadores robóticos tradicionales no viables para producción high-mix/low-volume, Larson necesitaba otra opción.

La empresa ya había recurrido a robots colaborativos de Universal Robots (UR), Odense, Dinamarca y Boston, para atender dos prensas mecánicas en el pasado.

Los cobots recogen piezas de un transportador, las colocan en prensas para estampado, y retiran las piezas a otro transportador. Los robots colaborativos en las prensas se pausan automáticamente cuando alguien entra en la celda de trabajo, demostrando ser seguros y rentables y permitiendo a los trabajadores moverse a roles de mayor valor.

Los cobots fueron implementados por Hirebotics, un Integrador de Sistemas Certificado UR que proporciona robots conectados a la nube que se facturan por hora por el tiempo que trabajan, eliminando desembolsos de capital y simplificando aplicaciones. Ese éxito llevó a PMI a buscar aplicaciones para automatizar con el fin de seguir creciendo. Cuando PMI oyó sobre el nuevo soldador BotX de Hirebotics, las piezas encajaron.

“Seleccionamos los robots BotX debido a que son robots colaborativos y no necesitas un gran sistema de resguardo alrededor de ellos. Son muy pequeños, fáciles de usar y muy fáciles de programar. Es un paquete ganar-ganar —es el futuro para hacer soldaduras pequeñas”, dijo Larson.

El soldador BotX está diseñado para fácil implementación y programación, y combina amplia experiencia en soldadura y dos años de colaboración en desarrollo con Red-D-Arc, Airgas y Air Liquide. Rob Goldiez, cofundador y CEO de Hirebotics, dijo: “Universal Robots es una gran elección para esta plataforma para ser construida alrededor por varias razones: una es que es una plataforma extremadamente abierta. Nos permite controlar cómo ese robot realiza desde la nube, y la nueva e-Series tiene capacidades únicas en su sensor de fuerza-par incorporado, que aprovechamos para proporcionar una mejor experiencia de usuario para el cliente final”.

Los clientes pueden enseñar a BotX las soldaduras requeridas a través de la app de Hirebotics en un smartphone o tableta usando bibliotecas de soldadura desarrolladas para BotX.

“El equipo de Hirebotics entró, descargaron el BotX de su camión de alquiler, y en dos horas lo tenían configurado. En media hora, yo lo estaba corriendo y programando y haciéndolo todo yo mismo”, dijo Shaun Bruce, líder de área de robótica y automatización de PMI, enfatizando la app de Hirebotics. “No soy un soldador certificado, pero puedo cargar fácilmente un programa, y tengo mis mesas mapeadas en fotos, así que sé dónde poner mi utillaje y mi sistema de fijación, y puedo cambiar entre piezas en cuestión de 15 minutos”, dijo.

Un concepto clave del sistema de robot BotX de HireBotics es que no hay inversión de capital por adelantado. Hirebotics entrega y configura el sistema y todo lo que el cliente tiene que suministrar es gas y energía estándar. Después de una evaluación de riesgos, no se requiere resguardo especial, y la empresa paga una tarifa horaria solo por el tiempo que el robot está soldando realmente. “Comparado con lo que un empleado recibiría por su salario por hora, más todos sus costes generales, probablemente estás ahorrando la mitad de lo que pagarías a un soldador normal”, dijo Larson.

El nuevo sistema de robot de soldadura ya ha tenido un impacto en la capacidad de la empresa para tomar nuevos trabajos, a pesar de la aguda escasez de soldadores, explicó Larson. “Con el nuevo sistema BotX, podemos salir y cotizar trabajo que no hemos podido cotizar antes, porque sabemos que para cuando aceptamos el PO, podemos tener un robot aquí y listo para soldar las piezas antes de que incluso llegue el primer pedido a la puerta”.

Otro beneficio significativo es la capacidad de PMI para certificar las soldaduras BotX para clientes que requieren esto. “Esto ahora significa que no necesitamos usar soldadores certificados para supervisar la operación. Mientras el programa del soldador cobot esté certificado, cualquier operador puede atender el soldador cobot. Esto realmente desbloquea muchos nuevos recursos para nosotros”, dijo Larson.

Eso es posible porque el robot y el programador son certificados por inspectores de soldadura, aplicando las mismas pruebas que un soldador humano pasa para certificación, usando muestras de soldadura y pruebas destructivas para certificar la soldadura.

Dijo Larson, “Con el nuevo sistema BotX, podemos traer un robot y correrlo por tres turnos y no tener que contratar tres soldadores, así que si necesitábamos 30 soldadores, podríamos tener 10 robots corriendo. Tenemos que contratar empleados para operar los robots, pero ahora no tienen que ser soldadores cualificados. Realmente libera muchos recursos para nosotros”.

PMI también tiene robots de soldadura tradicionales en casa, pero requieren utillaje de fijación que puede tomar hasta 16 semanas en construirse. Especialmente para piezas de tiradas pequeñas, PMI encontró que los accesorios no eran rentables. Larson de PMI explicó la diferencia con el sistema colaborativo BotX.

“Las mesas que vienen con el robot BotX incluyen sistemas de sujeción y todo lo que necesitas para poder simplemente sujetar tu pieza en la mesa y disparar algunas fotos. Tienes un pequeño diagrama y cada vez que vas a poner ese programa de nuevo, puedes configurar tu pieza igual que antes, así que no toma un accesorio grande o caro para hacerlo. No hay inversión de capital en ello, y es solo plug-and-play”.

Además, el tiempo de inactividad en robots tradicionales puede tomar hasta dos semanas para conseguir un técnico de servicio que aborde el problema. En comparación, el sistema BotX de HireBotics incluye una opción de servicio 24 horas que responde con el toque de un botón en la app de Hirebotics. Dijo Larson, “Entrar en tu teléfono, haces clic en la app, y ellos responderán”. Su colega, Shaun Bruce, añadió, “Si tengo cualquier tipo de problema, puedo enviar mensaje a Hirebotics en esta app y obtener una respuesta instantánea. No son horas de espera, días de espera; son segundos a veces y para solución de problemas en tiempo real, el problema se resuelve en minutos”.

Como en cualquier taller de soldadura, el margen de beneficio en las soldaduras grandes es significativamente mayor que en las pequeñas. “Ahora podemos reasignar nuestros soldadores manuales existentes para manejar las piezas grandes, mientras seguimos consiguiendo que se hagan las piezas pequeñas”, dijo Larson. “Así que no estamos reemplazando a nadie en nuestra empresa con robots; solo estamos moviendo gente a donde añaden más valor”.

Larson también ha descubierto que los robots atraen a trabajadores más jóvenes, que a menudo son difíciles de contratar y retener en trabajos de fabricación. Dijo: “Descubrimos cuando pusimos estos robots y buscábamos una persona para ser el líder robótico y tecnológico, tuvimos muchos empleados jóvenes interesados en aplicar para ese puesto. Les gustan sus teléfonos y les gustan las computadoras. Es un gran éxito para la generación más joven que está en tecnología y quiere poder trabajar con y programar robots”.

Mientras que los jóvenes pueden gravitar hacia el uso de robots colaborativos para soldadura, usar un cobot en la industria de fabricación tomó algo de convencimiento, explicó Rob Goldiez de Hirebotics. “La mayoría de la gente que ha estado en la industria por mucho tiempo cree que la soldadura —que es una tarea pesada— es más adecuada para robots tradicionales. No creen que un robot colaborativo esté a la altura de la tarea. Una de las primeras cosas que tuvimos que hacer fue probar a nuestros socios en Airgas y Air Liquide que un robot colaborativo puede soldar eficazmente”.

“Eso se probó rotundamente bien, y no es solo el movimiento de poner una soldadura”, continuó Goldiez. “Esto es el robot poniendo una soldadura y luego cortándola y analizándola y radiografiándola para asegurar que cumple los estándares que esperarían y querrían presentar a su base de clientes”.

Una vez convencidos, estos socios expertos jugaron papeles importantes en el desarrollo e implementación de BotX. “Los equipos en Air Liquide, Airgas y Red-D-Arc tenían profunda experiencia en soldadura que se está usando para construir una biblioteca de soldadura entregada a través de la nube a los robots”, dijo Goldiez. “Estas son bibliotecas de soldadura desarrolladas en un centro de I+D que Air Liquide tiene con expertos en soldadura de renombre internacional”.

Hirebotics también puede incorporar rápidamente retroalimentación de clientes. Mientras que las versiones iniciales proporcionaban soldaduras básicas como líneas rectas, soldaduras de puntada y soldaduras de tachuela, la retroalimentación de usuarios de clientes iniciales como PMI impulsó a Hirebotics a desarrollar rápidamente procesos más sofisticados, incluyendo soldaduras multi-segmento y radiales.

Esa experiencia ahora produce resultados concretos, incluyendo consistencia que incluso soldadores manuales no pueden igualar. Dijo Larson de PMI, “Con el sistema de robot BotX, la calidad de las soldaduras es genial porque si programas una soldadura para estar en ese lugar específico, la soldadura va a estar en ese lugar específico. Si la programas para ser 2" (50,8 mm) en esa costura, no importa quién ejecute ese programa o quién configure la pieza, va a ser cada 2" en esa costura”. Eso no es necesariamente el caso con soldadores humanos, añadió Larson. “Vuelves al soldador manual tradicional, y no están seguros de cuánto es 2" —podría ser 1,25" (31,75 mm), podría ser 1,5" (38,1 mm), podría ser un hueco de 2", o un hueco de 2,5" (63,5 mm). Así que realmente quita la incertidumbre de asegurar que pones la soldadura en el lugar correcto”.

Para más información sobre Processed Metals Innovators, visite www.pmillc.com o llame al 888-877-7277. Para más información sobre Universal Robots, visite www.universal-robots.com o llame al 844-462-6268.