Desarrollo de la metodología del proceso de pulido y acabado de superficies de forma libre utilizando robot esférico

Resumen

El principal objetivo de esta investigación es el desarrollo de un sistema automático para el acabado de superficies de forma libre. Desde tiempos remotos la consecución de superficies de calidad en las piezas fabricadas ha sido una necesidad incluso en fases preindustriales. Sin embargo la automatización de los procesos industriales ha llevado a evolucionar diferentes tareas o procesos de fabricación, si bien el acabado final de las piezas no ha sido uno de ellos. Las dificultades tecnológicas que este proceso planteaba, ha supuesto que actualmente estas tareas en muchas piezas se sigan desarrollando de forma manual, dado que los sistemas que hasta la fecha se han desarrollado no aportan garantías en muchas de las aplicaciones, especialmente en el caso de superficies curvas o alabeadas. La utilización de técnicas manuales implica que se acentúen problemáticas relacionadas con la falta de repetitividad del proceso, problemas de calidad (siendo en estos casos un valor subjetivo), que muchas veces generan problemas de rechazos. Esto implica problemas de producción, pérdida de competitividad y problemas medioambientales para la gestión de los deshechos. Esta investigación pretende dar un importante salto en la automatización de los procesos de acabado, por lo que para poder ejecutar la investigación se desarrolló un nuevo sistema de celda robotizada, provista de diferentes sensores y elementos auxiliares, para poder implementar una filosofía de acabado con el concepto “tool to part”, que será de especial utilidad en caso de piezas grandes o voluminosas. La investigación desarrollada ha permitido analizar y desarrollar nuevas herramientas para la ejecución de las tareas descritas, y además se ha prestado especial atención, en caracterizar y desarrollar nuevas metodologías que permitan la mejora de la calidad final de la pieza, en base a la mejora de la rugosidad. Se han programado algoritmos de cambio de herramienta, que permiten hacer un proceso más eficiente tanto en tiempo como en inversión. Por otro lado se ha solucionado la cuestión de la falta de control de la cantidad de material eliminado, mediante la caracterización de la huella que la herramienta genera sobre la pieza, y se ha programado un modelo matemático que permite predecir su forma y dimensiones en función de los parámetros tecnológicos que se programan en el proceso, sentando así las bases a posibles correcciones de piezas defectuosas, con lo que se ha denominado el concepto de “acabado conformal”. Se ha avanzado también en sistemas inteligentes que permiten, mediante visión artificial identificar zonas defectuosas, y regenerar el sistema de forma automática, para aplicar estrategias diferenciales en las diferentes zonas detectadas. Todos estos desarrollos se han aplicado a piezas industriales, permitiendo la reducción de la rugosidad por debajo de valores Ra 0.1µm, que es lo que se considera “acabado espejo”. En concreto se ha aplicado a la fabricación de utillajes y piezas de un nuevo concepto de colector solar térmico, que también se ha desarrollado en el marco de esta investigación, y que permite obtener eficiencias similares a otros colectores comerciales, a la vez que se reduce su coste de fabricación en un 50%. En resumen podemos establecer que esta línea de investigación ha supuesto un considerable avance sobre el estado previo de la técnica, en cuanto a automatización de procesos de fabricación asistidos con robótica industrial, y que ha abierto varias líneas de futuro, alguna de las cuales se ha materializado ya, como el caso del proyecto europeo “MEGAROB”.