Por medios convencionales, no es fácil producir un imán permanente con un campo magnético de una forma predeterminada. La intensidad de un campo magnético no es el único factor que cuenta, a menudo se requieren campos magnéticos especiales, con líneas de campo dispuestas en una forma muy específica, como un campo magnético que sea relativamente constante en una dirección, pero que varíe en intensidad en otra.
Para poder satisfacer tales condiciones, los imanes deben ser producidos con una forma geométrica sofisticada. Un imán puede ser diseñado en un ordenador, ajustando su forma hasta que se alcancen todos los requerimientos para su campo magnético.
Gracias a la nueva técnica ideada en la Universidad Tecnológica de Viena en Austria (TU Wien) es posible, por primera vez, producir imanes permanentes usando una impresora 3D lo que hace que se reduzcan tanto los costes de producción como el tiempo necesario para fabricar cada imán. Esto permite que se puedan producir imanes con formas complejas y con campos magnéticos adaptados de forma precisa, lo cual se necesita, por ejemplo, en los sensores magnéticos.
Objeto magnético (de color marrón situado abajo a la derecha, sobre la plataforma) fabricado en una impresora 3D especial (TU Wien)
Las impresoras 3D de imanes funcionan de una forma muy parecida a las impresoras 3D que generan estructuras de plástico. La diferencia es que la impresora de imanes utiliza filamentos de microgranulados magnéticos producidos especialmente, los cuales son mantenidos de manera conjuntada mediante un material aglutinante de polímero. La impresora calienta el material y lo aplica punto a punto en las ubicaciones deseadas usando un inyector o boquilla de impresión. El resultado es un objeto tridimensional compuesto de aproximadamente un 90% de material magnético y un 10% de plástico.
Tras la impresión, el objeto no es aún magnético, porque el granulado se ha aplicado en un estado no magnetizado. Al final del proceso, el objeto es expuesto a un fuerte campo magnético externo, convirtiéndose en un imán permanente.
Festo ha invertido más de 70 millones de € en la ampliación de su planta de tecnología
ultra-moderna en Ostfildern-Sharnhausen.
Dr. Eberhard
Veit, presidente de la Junta Festo,
realiza un recorrido por la planta de tecnología ultra-moderna en
Ostfildern-Scharnhausen (Stuttgart, Alemania), un emplazamiento anunciado como
la vanguardia de la automatización para el futuro.
Visitar una
fábrica dedicada a la fabricación de válvulas, terminales de válvulas y
electrónica no resulta ser un viaje muy atractivo. Sin embargo, esta fábrica es
diferente. Los componentes producidos son irrelevantes, ya que son los medios
de producción lo que es de mayor importancia.
La planta se
caracteriza por incorporar procesos eficientes y de bajo consumo; poseer una
sección de aprendizaje; productos de alta calidad, totalmente enfocados al
cliente; así como la producción sostenible y verde.
Resulta un claro ejemplo de cómo una empresa de automatización ha invertido 70 millones de euros, tanto en el futuro de sus clientes como en su propia filosofía de producción, la cual incluye la educación para facilitar la cadena de producción. La factoría ocupa 66.000 metros cuadrados y trabajan 1.200 personas.
De acuerdo con su jefe de producción, Stefan Schwerdtle, Scharnhausen crea valor a través de cuatro áreas de actuación:
Ensamblaje- automatización en el montaje y producción en masa de electroválvulas y piezas eléctricas, en combinación con el montaje manual de las válvulas con una alta varianza.
Fabricación de arranque de viruta- mecanizado de cuerpos de válvulas para la producción en masa, perfiles y componentes para el manejo de la tecnología.
Electrónica- producción en masa de componentes eléctricos, así como técnicas de accionamiento eléctrico y neumático.
Soluciones para los clientes- fabricación especializada y montaje de productos específicos a petición del cliente.
Schwerdtler explica que la planta no sólo ayuda a reforzar la competitividad global de Festo en el mercado actual, sino que también ayuda a reforzar y a preparar a la empresa para satisfacer las necesidades futuras. "Hemos creado el espacio necesario para la evolución de la tecnología y de productos cooperativos, y se mejoró considerablemente el tiempo de comercialización a través de procedimientos optimizados y procesos centrales realineados."
Trazado del mapa para la asignación de valor.
Según la compañía, un atributo clave de la fabricación es su gestión de flujo aportando valor integral. Todos los flujos de valor de desarrollo, logística y producción en planta de tecnología, se mantienen constante en un estado óptimo de flujo. "Nos estamos concentrando en la identificación de los cuellos de botella en la cadena de valor y la alineación de los procesos en consecuencia - al hacer esto, podemos evitar retrasos y garantizar una secuencia fluida de las operaciones", describe Stefan Labonde, responsable de la planta de gestión de materiales.
Un ejemplo del éxito de este enfoque, se puede encontrar en la producción de uno de sus componentes (mini-correa neumática DGSL). Al llevar a cabo todas las etapas de procesamiento en un solo lugar, la distancia de transporte en general se redujo de 32 kilómetros a tan solo 240 metros, y el tiempo de producción se redujo en un 66%.
Trabajo Flexible (Flexible working)
Cuando llegó la hora de la planificación de la nueva planta, los expertos del departamento de marketing, desarrollo, IT, logística, producción y recursos humanos se agruparon y trabajaron de forma interdepartamental. De esta manera, fue posible llegar a considerar la arquitectura de la planta como un único ser y convertir estas medidas en una realidad en el periodo de tres años.
Otra innovación de Scharnhausen es la aplicación del concepto de Ideen Schmiede, consta de cuatro salas disponibles donde los ingenieros, gerentes y personal de montaje pueden reunirse. Estos empleados son alentados a una lluvia de ideas sobre posibles mejoras del producto y de la producción en un entorno informal con pantallas interactivas de escritura, así como salón y cocina. Los empleados obtienen la formación de una manera, la cual se basa en las necesidades prácticas, considerándose el proceso de aprendizaje como una parte integral en Scharnhausen.
"Nos enfrentamos a nuevos retos en el ámbito competitivo global que es el sector de la automatización, con empleados que están dispuestos a aprender y están abiertos a los cambios en su área de producción. Además, el conocimiento obtenido a partir de nuestra investigación sobre la "Fabricación 4.0" se canaliza hacia un mayor desarrollo de la planta. De esta manera, se posee la capacidad de implementar cambios complejos de manera sostenible" aclara Schwerdtle.
Como medida de comprensión, el siguiente video ofrece una visión del flujo de producción, pudiendose apreciar el correcto funcionamiento y su fluidez, desde la recepción del material a la planta, pasando por la actividad de producción en cadena y finalizando en el transporte del producto final.
La impresión 3D está revolucionando el mundo de la industria de la automoción a todos los niveles. Es un hecho, y la prueba está en que, cada vez más, esta técnica de impresión de objetos físicos se utiliza en las fases iniciales de diseño, construyendo modelos en tiempo récord, pero también para la realización de elementos finales en los coches, desde piezas hasta accesorios del coche. La posibilidad de pasar del “papel” a un modelo real, tangible, en cuestión de horas es de una importancia clave para la industria, pero esto es solo el principio.
Pasar del papel a un modelo real en horas es sólo el principio.
Las principales ventajas de disponer de impresión 3D para el mundo del automóvil (y en general, para la fabricación de cualquier vehículo de producción, como camiones o motocicletas) es que acorta los procesos considerablemente. Disponer de una nueva pieza para hacer pruebas es cuestión de horas, y en caso de que haya un fallo en el diseño o se haya encontrado alguna discrepancia se puede realizar un cambio y disponer de la nueva versión, de nuevo, en pocas horas.
Esto aporta mucha flexibilidad a la hora de diseñar las diferentes partes, piezas y accesorios de los vehículos, ya que es posible obtener nuevas piezas que no están “dentro” de la cadena de producción sin más que programar la impresora para el nuevo diseño. Sin moldes, sin esperas, diseñas la pieza, la imprimes y a probar. Es el sueño de cualquier diseñador. En este vídeo vemos cómo una empresa norteamericana que diseña guardabarros para camiones utiliza una impresora de este tipo para sus prototipos.
El nivel de acabado de las piezas impresas es superior, lógicamente hablamos de modelos industriales y no de versiones domésticas de impresoras 3D, mas limitadas en cuanto a resolución y materiales base para realizar las impresiones. En el mundo industrial, una impresora de este tipo puede permitir la fabricación de estructuras ligeras en celosía, geometrías más elegantes y únicas, piezas fabricadas con más de dos materiales, estructuras huecas que tengan cableado eléctrico en su interior. Las piezas de plástico impreso también pueden ser mejores desde el punto de vista técnico, además pesan menos, y son muy adecuadas para la producción de piezas o estructuras más complejas que serían más difíciles de producir, y tendrían un coste más elevado si se utilizasen procesos convencionales de corte de metal.
La impresión 3D en la competición.
La impresión 3D es clave para minimizar tres aspectos: tiempo de desarrollo, costes y peso final del coche. Muchas veces, cuando hablamos de impresión 3D en el mundo del automóvil, mencionamos los “plásticos”. Es cierto que las aplicaciones más normales en la fabricación de coches implican la impresión de accesorios de plástico (como los guardabarros que vimos en el vídeo anterior), pero en una impresora 3D industrial se pueden utilizar diferentes materiales como base. Por ejemplo, la fibra de carbono. Aunque es una tecnología compleja, la impresión de fibra de carbono y de materiales composite es el futuro de la industria.
Hemos de tener en cuenta que este tipo de producción depende mucho de factores como el nivel de I+D de la industria (o fábrica) concreta, y en el caso de los coches de serie, digamos los de calle, podemos encontrar más sentido a la producción de accesorios que a la producción de piezas, aunque sí se haga (sobre todo en prototipos para nuevos modelos o versiones). En el mundo de los súper deportivos, en el mundo de la alta competición y sobre todo en la Formula 1, la impresión 3D es clave para minimizar tres aspectos: tiempo de desarrollo, costes y peso final del coche.
Con la impresión 3D es posible hacer cambios a diario por una fracción del coste.
En Formula 1 los cambios se realizan cada semana o incluso cada día, y el tiempo es crucial para conseguir esos objetivos y ese nivel de desarrollo tan veloz. Hace muchos años que se utiliza la impresión 3D en F1, y no solo para la fabricación de los monoplazas reales, sino también para los diferentes modelos a escala. En un coche de F1 los pequeños cambios en las piezas, de realizarse a la manera tradicional, multiplicarían los costes a niveles absolutamente prohibitivos: con la impresión 3D es posible hacer esos cambios a diario por una fracción del coste.
Además, la impresión 3D se aplica en muchas otras disciplinas de competición, como en el mundo de la resistencia, en el que el peso, al aerodinámica y los costes de producción también se deben reducir, como es el caso del Ford GT que competirá en Le Mans en apenas un mes, y su versión de calle.
Cada poco tiempo aparecen nuevos procesos de fabricación que intentan reducir el tamaño de los semiconductores que llevan incorporados los microchips de nuestros aparatos electrónicos. A pesar de que muchas opiniones están en contra de la Ley de Moore, la cual dice que cada año o dos años se va reduciendo el tamaño y consumo de estos chips de forma exponencial, esta se ha mantenido más o menos intacta desde que fue formulada.
En la siguiente imagen podemos apreciar la evolución exponencial que han sufrido los semiconductores desde el año 1970. Cuando nos referimos a semiconductores, nos estamos refiriendo básicamente a los transistores que se ocupan de trabajar con estados binarios dentro de los circuitos integrados de los microchips.
Muchos expertos están de acuerdo de que se está llegando al límite teórico de reducción de este tipo de semiconductores por lo que tendremos que buscar nuevos materiales o procesos de fabricación que permitan seguir reduciendo el tamaño a este ritmo.
Actualmente no encontramos en el escalón de los 14nm sin embargo ya hay varias multinacionales que quieren ser las pioneras en la fabricación en masa de chips de 10nm. Entre estas multinacionales se encuentra INTEL quien ha puesto en marcha su planta de fabricación de 10nm para comenzar la fase de creación de prototipos. Sin embargo es SAMSUNG quien se quiere proclamar como la más veloz en este aspecto ya que quiere empezar a fabricar antes de 2017. También se ha confirmado un acuerdo para que la propia Samsung construya la nueva generación de procesadores Qualcomm Snapdragon 830 con tecnología de 10nm.
Podemos observar la obsesión por seguir manteniendo esta rapidez de reducción del tamaño de los semiconductores por parte de las multinacionales como método de marketing. En la mayoría de los casos la potencia de los aparatos electrónicos es superior al uso que un usuario normal podría darle. Esta estrategia ante la electrónica de consumo no ha cambiado desde hace años y no parece que vaya a cambiar en un futuro cercano.
Apoyado en su
nuevo Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación y aprovechando una serie de tecnologías
habilitadoras como Big Data, Internet de las Cosas, Robótica colaborativa y
conectada, Realidad Virtual y aumentada, Fabricación aditiva, etc. y contando
con el apoyo del sistema universitario, espera que el binomio TIC-Industria
permita de disponer de muchas fabricas inteligentes..
En el encuentro se conocerán también experiencias concretas de los constructores de vehículos e industria auxiliar; y casos prácticos de BMW, Continental y Shad.
Intervendrán representantes del Ministerio de Industria, consultoras, empresas e instituciones como Universal Robots, Bosch, Tecnomatrix, ANFAC, SERNAUTO y Madrid Clúster Automoción.
IFEMA Motor organizará el próximo 27 de octubre una jornada sobre Industria 4.0 del Automóvil y el Sector de Automoción, en el marco de MATELEC INDUSTRY, el Certamen organizado por IFEMA que se celebrará en la Feria de Madrid del 25 al 28 de octubre de 2016. En la jornada, destacados expertos y profesionales analizarán los principales desafíos y experiencias en la adaptación de la industria 4.0 a las empresas de automoción.
El encuentro será inaugurado por Raúl Calleja, director de MATELEC INDUSTRY; y Miguel Aguilar, director de IFEMA Motor. A continuación, Francisco Javier Martín García, asesor del Gabinete de la Secretaría General de Industria y Pyme, del Ministerio de Industria, Energía y Turismo, desarrollará una ponencia sobre el sector de la automoción y la industria 4.0., y expondrá sus principales desafíos. Y Donia Razazi, socio Director de S&F Consultants, hablará sobre la implantación de las tecnologías 4.0. en el sector de la automoción.
Durante la jornada se expondrán, también, experiencias concretas de implantación de tecnologías 4.0. en el sector de la automoción; y de los constructores de vehículos e industria auxiliar, con casos prácticos de BMW, Continental y Shad, a cargo de Jordi Pelegrí, Business Development Manager de Universal Robots.
Miguel Ángel Granda, director de I+D de Bosch, aportará el punto de vista de los fabricantes de componentes y sistemas; y Xavier Conesa, director general de Tecnomatrix, centrará su intervención en el habilitador digital.
El encuentro contará también con una mesa redonda sectorial, en la que se debatirá alrededor de la activación del proceso introductorio de las tecnologías 4.0. en el sector de la automoción. Será moderada por el director de IFEMA Motor, Miguel Aguilar, y en ella intervendrán Arancha García Hermo, responsable del Área Técnica de ANFAC; María Luisa Soria García-Ramos, secretaria general de SERNAUTO; y José Manuel Pequeño, presidente de MCA–Madrid Clúster Automoción.
La compañía HP presento en junio de 2015 Sprout Pro by hp.
La compañía fusionado un equipo All-in-one de 23 pulgadas y una serie de
tecnologías innovadoras, que han dado pie al escaneo 3D o a disponer de un
segunda pantalla que se proyecta sobre el escritorio que a su vez es táctil.
El sistema de proyección además de proyectar la pantalla
sobre la alfombrilla, también actúa como un escáner que puede digitalizar
objetos en tres dimensiones que se integran en el flujo de trabajo de forma
sencilla. Gracias a las cámaras integradas en el módulo Iluminador, colocado en
la parte superior del equipo, y que apunta hacia la alfombrilla táctildel equipo, se puede capturarcualquier objeto colocado sobre ella en tres dimensiones.
En el iluminador se esconden las cámaras del sistema Intel
Real Sense, una cámara de 14 Mpx y un espejo para reflejar la luz del proyectorLED que realmente está situado en el cuerpo
posterior de HP Sprout.
Para escanear un objeto basta con colocarlo sobre la
alfombrilla táctil, bajo el módulo Iluminador, y tener un poco de paciencia
mientras se siguen las instrucciones que nos da el programa para girar y
capturar el objeto desde los distintos ángulos. Sprout irá combinado las
imágenes para construir el modelo en 3D y en color, el cual será totalmente
editable.
Para facilitar el escaneo en 3D, hp ha diseñado especialmete para Sprout una plataforma de captura 3D, "3D Stage Capture". Se trata de una plataforma giratoria con motor, que elimina la necesidad de girar manualmete los objetos. Esta plataforma tiene una inclinación de 15 grados que asegura que los detalles del objeto se capturen.
Unos bloques magnéticos de goma aseguran que el objeto que
está siendo escaneado permanezca en su lugar mientras gira automáticamente y es
captado en la posición correcta.
Es una funcionalidad que permite crear archivos editables e
imprimibles en 3D aunque con ciertas limitaciones, ya que, es necesario variar
la posición de los objetos para poder realizar un escaneo completo, aunque ya
se está trabajando para facilitar el escaneo completo.
