Construyendo una cadena de suministro robusta: Cómo los expertos fabricantes de herramientas y matrices impulsan la innovación

INTELIGENCIA DE CAMPO: Procesos, Soluciones y Estrategias Inteligentes

El COVID-19 puso un foco en la fragilidad de la cadena de suministro manufacturera de EE. UU. Responder a crisis de muchos tipos requiere, al menos, la capacidad de reparar o reconstruir rápidamente las máquinas que son la base de nuestra economía. El artesano multi-habilidad o fabricante de herramientas y matrices representa el ideal de hacia dónde podríamos querer ir en el futuro.

El fabricante de herramientas y matrices puede acceder a muchos procesos (mecanizado, conformado, soldadura, tratamiento térmico, etc.) e improvisar basado en materiales disponibles e inevitables sorpresas.

El lado negativo de los artesanos humanos es que no son casi tan reproducibles, precisos o fuertes como las máquinas. Tampoco pueden trabajar lights-out, 24/7. Muchos colaboradores y yo hemos estado formando una visión del futuro donde sistemas autónomos pueden actuar básicamente como artesanos calificados y usar nuevas herramientas para procesos sustractivos, aditivos, de unión y deformación para fabricar e inspeccionar componentes de calidad asegurada.

Dos cosas son necesarias para alcanzar este futuro: una visión compartida para un camino hacia manufactura autónoma híbrida y nuevas herramientas para actualizar este enfoque:

La parte de la visión

Inspirado en el estándar SAE J3016, que define niveles de autonomía de conducción, se proponen niveles de autonomía de manufactura.

Nivel 0 representa sin automatización. Nivel 1 incluye seguimiento de trayectoria CNC. Nivel 2 incluye corrección de error en lazo cerrado. Nivel 3 abarca elementos Industry 4.0 de captura de datos a nivel de sistema para tomar decisiones.

Niveles 4 y 5 incluyen múltiples procesos (añadir, restar, unir, fundir, etc.) en un marco integrado. En Nivel 4, el sistema puede fijar y transferir automáticamente el componente de un proceso a otro.

El nivel más alto – 5 – imita una conversación con un artesano calificado donde compensaciones entre costo, rendimiento y tiempo de entrega pueden discutirse y, una vez elegidas, ejecutarse sin intervención humana mientras se registran datos críticos que aseguran calidad del componente y se comparte la experiencia con otras celdas de manufactura.

Nuevas herramientas y procesos

Esta visión nos libera de las herramientas, matrices y prensas muy grandes que a menudo establecen el tiempo de entrega y gasto de capital.

En su lugar, podemos imaginar múltiples herramientas pequeñas para añadir, deformar y cortar trabajando simultáneamente en una pieza – muy parecido a múltiples hormigas robóticas haciendo trabajos variados pero con control dimensional preciso.

Mientras la academia de ingeniería se ha enfocado en el análisis de procesos de manufactura altamente productivos, hay mucha oportunidad en procesos de menor escala, altamente controlados.

Muchos procesos de manufactura basados en herramientas simples y ligeras podrían ser bastante poderosos en este paradigma.

Por ejemplo, mi grupo está desarrollando procesos locales de soldadura de estado sólido de alta velocidad basados en impacto que usan equipo muy ligero.

Como no calientan el material, no hay distorsión térmica ni degradación de materiales, y pueden unir metales muy fuertes y disímiles.

Estos y procesos similares basados en herramientas ligeras y ágiles serán centrales para este nuevo taller automatizado.

Con avances rápidos en sensores, computación, robótica y procesos, parece inevitable que estas innovaciones de proceso complementarán nuestra existente manufactura en masa muy eficiente para crear productos complejos de alta calidad cuando y donde se necesiten.