Ya sea al lanzar un nuevo producto o al ampliar la producción de uno ya existente, los fabricantes se ven sometidos a una intensa presión para automatizar más rápido, de forma más fiable y con menos riesgos. El tiempo de comercialización se convierte en una métrica clave que afecta directamente a la rentabilidad, la competitividad y la satisfacción del cliente. Cada retraso supone una pérdida de ingresos, oportunidades perdidas y mayores costes.
Tanto para los integradores como para los fabricantes, la creación de un sistema de producción automatizado suele implicar la adquisición de diversos componentes, como láseres, robótica, controladores y herramientas, de múltiples proveedores. Este método fragmentado introduce complejidad, retrasos y riesgos. Cuando surgen problemas, las acusaciones entre proveedores pueden provocar cuellos de botella críticos, lo que alarga los plazos de lanzamiento y aumenta los costes.
Ofrecer a las industrias un mejor camino hacia la automatización láser ha sido uno de nuestros objetivos principales en IPG Photonics. Como proveedor de sistemas de automatización completos, IPG se asocia con fabricantes y colabora con sus equipos de producción para diseñar, construir, instalar y mantener una solución de producción totalmente integrada. Hemos descubierto que, con un solo proveedor responsable de todas las partes de la solución, los fabricantes pueden acelerar el proceso, eliminar sorpresas y confiar en un único recurso para obtener asistencia.
En este artículo, analizaremos las ventajas de trabajar con un proveedor de soluciones integrales de automatización láser, en particular cómo el socio adecuado puede ayudarle a minimizar los riesgos y sentar unas bases más sólidas para el éxito a largo plazo.
La ruta tradicional hacia la automatización
Los fabricantes suelen recurrir a una de dos estrategias para implementar un sistema de automatización personalizado: lo construyen ellos mismos o contratan a un integrador de sistemas. Aunque ambos enfoques pueden funcionar, a menudo conllevan riesgos ocultos, especialmente para los procesos basados en láser, que afectan al tiempo de comercialización, al coste y al rendimiento general del sistema.
Para algunos, adquirir componentes individuales de distintos proveedores puede parecer un enfoque más flexible o rentable. Sin embargo, con demasiada frecuencia, el coste real de la integración fragmentada supera con creces cualquier ahorro inicial.
Cuando los componentes provienen de diferentes proveedores, la responsabilidad de hacer que funcionen juntos recae directamente sobre el usuario final. Esto genera riesgos en cada etapa: interfaces incompatibles, compatibilidad de procesos no probada, responsabilidad poco clara y tiempos de depuración del sistema prolongados. Cada brecha de integración genera oportunidades de retrasos, horas de ingeniería inesperadas y costos adicionales.
La mayor dificultad suele surgir una vez iniciada la instalación. Cuando intervienen varios proveedores, diagnosticar y solucionar los problemas puede convertirse en un juego de culpar al otro, en el que cada proveedor señala el componente de otro como la causa. Mientras tanto, los plazos de producción se retrasan, los recursos internos se bloquean y los costes aumentan. Cuando un sistema fragmentado está plenamente operativo, los fabricantes suelen darse cuenta de que han gastado mucho más (en tiempo, dinero y frustración) de lo que habrían gastado si hubieran adquirido una solución totalmente integrada desde el principio.
Los integradores de sistemas tienen como objetivo resolver este problema. Sin embargo, la mayoría tiene una limitación significativa. Si bien son expertos en robótica, controles e ingeniería de sistemas, pocos cuentan con una profunda experiencia interna en interacción láser-material, optimización de procesos láser o diseño de sistemas ópticos. Como resultado, trabajar con un integrador a menudo implica múltiples niveles de subcontratación y propiedad técnica dividida. Si surge un problema, resolverlo puede requerir semanas de idas y venidas entre el integrador y sus propios proveedores.
El enfoque de fuente única
¿Cómo resuelve IPG estos problemas? ¿No somos simplemente otro integrador o proveedor de componentes más de la lista?
La mayoría de las personas que leen esto ya conocen IPG Photonics como pionera y líder del mercado en láseres de fibra industriales. Sin embargo, es posible que muchos no sepan que IPG ha crecido hasta convertirse en mucho más que un simple fabricante de láseres.
Hoy en día, contamos con toda la experiencia y los recursos necesarios para ofrecer una verdadera solución integral para la automatización. Por supuesto, suministramos láseres, pero también integramos óptica, sistemas robóticos, plataformas de movimiento, herramientas, sistemas de control, soluciones de visión e incluso cerramientos de seguridad, todo ello diseñado para funcionar a la perfección. Desde estaciones de trabajo independientes hasta líneas de fabricación completas y automatizadas para la producción de gran volumen, cada elemento del sistema se basa en nuestra profunda experiencia en la interacción entre láseres y materiales y en la automatización industrial. No hay responsabilidades divididas, ni subcontratistas, ni incertidumbre sobre el rendimiento del sistema.
Y nuestras capacidades van mucho más allá del hardware. Nos involucramos desde el principio del ciclo de vida del proyecto, trabajando con los clientes para desarrollar el proceso láser adecuado mediante el desarrollo de aplicaciones, estudios de viabilidad y simulaciones virtuales. A continuación, diseñamos, construimos y validamos el sistema internamente para minimizar cualquier sorpresa durante la instalación. Una vez implementado, proporcionamos asistencia, formación para los operadores y servicio 24/7. Los usuarios de los sistemas de automatización de IPG solo tienen un único punto de contacto desde el principio hasta el final, y más allá.
Esto es lo que hemos descubierto: nuestros clientes consiguen una vía más rápida y fluida hacia la producción con mucho menos riesgo. IPG se hace cargo del sistema de automatización, lo que permite a los fabricantes centrarse en aumentar la producción, en lugar de resolver problemas.
Entender cómo funciona todo, desde la interacción entre el láser y el material hasta el diseño de herramientas e incluso piezas optimizadas para el procesamiento láser, puede resultar abrumador. Veamos algunos de los recursos que ofrecemos para el desarrollo de sistemas de automatización con el fin de ilustrar mejor el panorama.
Desarrollo de aplicaciones: la base del éxito
La diferencia entre IPG y otros integradores queda clara desde el principio. Comenzamos por estudiar, probar y caracterizar el proceso láser en sí mismo. Esto es fundamental, ya que para obtener resultados de producción fiables se requiere un proceso probado y bien optimizado, desarrollado en condiciones reales.
Esta iniciativa está dirigida por nuestro equipo de aplicaciones, que trabaja en laboratorios de aplicaciones globales. Científicos especializados en láser e ingenieros de aplicaciones colaboran con los fabricantes para desarrollar procesos totalmente validados y adaptados a cada aplicación. Ya se trate de soldadura, limpieza, texturizado, corte o fabricación aditiva, el objetivo de nuestro equipo es garantizar que los resultados se optimicen mucho antes de que comience la construcción del sistema.
Esta colaboración en la fase más temprana reduce drásticamente el riesgo posterior, ya que nos permite construir un sistema basado en una base probada y optimizada. Esto es fundamental para garantizar una transición fluida del prototipo a la producción.
Herramientas avanzadas para reducir los riesgos de la automatización
Esta misma mentalidad rigurosa y analítica se aplica a continuación al desarrollo del sistema de automatización completo. Una de las herramientas más valiosas que utilizamos aquí es la virtualización.
Históricamente, los creadores de sistemas de automatización han dependido de un ciclo de «ingeniería simultánea» laborioso y costoso. Esto implica construir prototipos físicos y luego probarlos para validar el diseño o revelar problemas inesperados. Este proceso se repite hasta que el sistema se prueba satisfactoriamente y alcanza su forma final. Aunque es eficaz, este método tradicional añade un tiempo, un coste y un riesgo significativos a cada lanzamiento.
Hoy en día, IPG aprovecha las herramientas avanzadas de fabricación virtual para acortar y agilizar drásticamente el ciclo de ingeniería simultánea. Mediante la simulación, el análisis y la optimización digital de los sistemas de automatización, identificamos y eliminamos los riesgos antes incluso de que lleguen a la fase de prototipo. Dos de las herramientas más valiosas que empleamos en esta labor son el análisis de simulación de variaciones (VSA) y el análisis de distorsión de soldaduras (WDA).
Con VSA, IPG puede modelar y simular literalmente miles de «construcciones digitales» de una pieza o un conjunto. Prácticamente todos los aspectos del proceso se incluyen en esta simulación. Por ejemplo, VSA incorpora modelos 3D de las piezas y los ensamblajes, así como de las herramientas, los dispositivos de sujeción de piezas y cualquier otro componente mecánico auxiliar presente en el sistema. Se emplea el análisis de elementos finitos para modelar la resistencia y la durabilidad de todas estas piezas mecánicas. La simulación robótica se utiliza para modelar el movimiento real de los robots físicos.
VSA nos muestra cómo las variaciones naturales en las tolerancias de los componentes afectan a las características clave de los conjuntos fabricados. El software analiza el rendimiento de las herramientas y los dispositivos de sujeción de piezas para predecir la variación estadística de las características dimensionales críticas en las piezas finales. Esto proporciona un medio eficaz para reducir el tiempo y el coste necesarios para optimizar el producto y las herramientas.
WDA va un paso más allá y simula los efectos de los procesos de soldadura en la geometría de las piezas. Mediante el modelado de las propiedades de los materiales, las zonas afectadas por el calor, las secuencias de soldadura y la fijación, WDA predice dónde es probable que se produzcan distorsiones. A continuación, sugiere cambios en el flujo del proceso, las herramientas o el diseño de las piezas para mitigar cualquier problema. El resultado son soldaduras de mejor calidad, con una distorsión mínima, una tensión residual baja y una resistencia máxima, sin tener que realizar numerosos ciclos de pruebas en piezas reales.
IPG ofrece una amplia gama de soluciones de automatización.
¿Cómo es un sistema automatizado de IPG?
Cada reto de fabricación es diferente. Algunos fabricantes desean partir de una solución estandarizada para poner en marcha inmediatamente un nuevo proceso láser. Otros requieren un sistema diseñado individualmente y totalmente personalizado, creado desde cero para un entorno de producción específico y de gran volumen. IPG ofrece soluciones para ambos extremos, así como para cualquier punto intermedio. Trabajamos con cada cliente para determinar el camino adecuado en función de sus objetivos, plazos y presupuestos.
Algunas aplicaciones pueden utilizar una versión mejorada de uno de nuestros productos preconfigurados, como nuestro LaserCell 2000. Estas células de trabajo autónomas vienen totalmente integradas con láseres IPG, ópticas, sistemas de movimiento y cerramientos de seguridad. Son ideales para operaciones que necesitan una solución probada y eficiente sin el tiempo y el coste que supone un diseño personalizado.
Partir de un sistema estándar minimiza el esfuerzo de ingeniería y acorta significativamente el tiempo de producción. Estas herramientas se pueden personalizar fácilmente con una variedad de opciones de carga/descarga y manipulación de piezas, robótica, sistemas de visión y mucho más. Esto les permite integrarse perfectamente en una línea de producción existente u optimizar su capacidad para realizar una tarea específica.
Cuando la aplicación requiere algo más específico, diseñamos y construimos sistemas automatizados personalizados. Estos pueden incorporar una amplia gama de elementos, como sistemas de visión, herramientas especializadas, robótica avanzada, manipulación de piezas, PLC e interfaces de comunicación, y abarcan desde una única estación de trabajo independiente hasta sistemas de gran volumen con múltiples estaciones.
Estos sistemas se adaptan específicamente al proceso, el material, la tasa de producción y los requisitos de calidad del cliente. Aunque su desarrollo es más costoso y lleva más tiempo, una solución personalizada puede ofrecer el máximo rendimiento y retorno de la inversión.
Tanto si decide basarse en uno de nuestros sistemas estándar como si nos encarga la creación de una línea de producción automatizada totalmente personalizada, se beneficiará de una responsabilidad única y de nuestra probada capacidad para cumplir con los plazos y el presupuesto. Al asociarse con IPG, también obtendrá acceso a nuestra red global de servicio y asistencia, que incluye instalación por parte de expertos, formación práctica y asistencia técnica continua para mantener su sistema funcionando al máximo rendimiento.
Aplicaciones: Soldadura y más allá
¿Qué aplicaciones pueden utilizar las soluciones láser automatizadas de IPG?
La soldadura sigue siendo nuestra aplicación más habitual, aunque la gama y variedad de tareas de soldadura que ofrecemos se ha ampliado considerablemente en los últimos años. Por ejemplo, en el sector automovilístico, la soldadura láser se ha convertido en una herramienta fundamental para apoyar las iniciativas de aligeramiento de peso y el uso cada vez mayor de aleaciones de acero de alta resistencia. Como resultado, los sistemas IPG se utilizan para soldar paneles, anillos de puertas, subestructuras de carrocerías en bruto, engranajes, bastidores de asientos y mucho más, proporcionando uniones resistentes y precisas con una distorsión térmica mínima.
La fabricación de vehículos eléctricos se ha convertido en otro segmento importante de la fabricación de automóviles en los últimos años. Estas tareas suelen implicar diferentes materiales, técnicas de montaje y niveles de precisión más altos que otras áreas de la producción automovilística. Como resultado, plantean retos para los sistemas de soldadura de producción, que deben ofrecer simultáneamente una calidad de soldadura excepcional y un alto rendimiento. El desarrollo de herramientas láser automatizadas que alcancen estos objetivos se ve facilitado significativamente gracias al uso de nuestras herramientas de virtualización. Estas nos permiten reducir el tiempo de desarrollo y seguir ofreciendo resultados superiores.
Pero también ofrecemos asistencia para una amplia gama de procesos de fabricación que van más allá de la soldadura. Nuestra profunda experiencia en la interacción entre el láser y los materiales nos permite abordar aplicaciones que van desde la limpieza, el texturizado, el corte y el calentamiento/secado, hasta la fabricación aditiva.
Por ejemplo, la automatización láser IPG permite una limpieza eficiente de superficies que puede sustituir al cepillado mecánico o a los tratamientos químicos, el texturizado de superficies para mejorar la adhesión y el aspecto, y el corte de precisión de metales y compuestos. Estos procesos láser sin contacto mejoran la calidad, reducen el mantenimiento y aumentan el rendimiento, al tiempo que se integran perfectamente en entornos de producción automatizados.
Ya sea para unir aleaciones ligeras, preparar superficies para su unión o cortar formas complejas, las soluciones de automatización de IPG aportan las ventajas del procesamiento láser a nuevas aplicaciones, lo que ayuda a los fabricantes a optimizar sus operaciones y mejorar el rendimiento de los productos.
Automatización más inteligente para un mundo más complejo
Los procesos de fabricación actuales son más complejos y exigentes que nunca. Los materiales están cambiando. Las geometrías de las piezas son cada vez más complejas. Los volúmenes de producción aumentan, mientras que los márgenes de tolerancia se reducen.
En este entorno, seguir los caminos tradicionales hacia la automatización, ya sea creando un sistema por cuenta propia o confiando en integradores de propósito general, puede no proporcionar la velocidad, precisión o fiabilidad que los fabricantes necesitan para seguir siendo competitivos.
Los métodos de producción modernos basados en láser exigen un enfoque más inteligente. Uno basado en un profundo conocimiento de los procesos, una amplia experiencia en automatización y unas capacidades integrales de ingeniería de sistemas. Nuestro objetivo es ofrecer a nuestros clientes estas competencias básicas para empoderarlos y seguir avanzando en el estado de la fabricación.
Introducción a la automatización láser
¿Le interesa saber cómo una solución láser IPG automatizada puede beneficiar a su operación?
Empezar es fácil: envíenos algunas piezas de muestra, visite uno de nuestros laboratorios de aplicaciones globales o simplemente cuéntenos cuál es su aplicación.
