Pasos para automatizar su cabina de pintura con robots

Pregunta: Estamos pensando en automatizar nuestro sistema de aplicación de pintura líquida, posiblemente con robots. ¿Cuáles son las consideraciones que deberíamos tener en cuenta antes de invertir en un sistema?

Respuesta: La automatización de la manufactura es un negocio en crecimiento. Se estima que el número de robots de pintura industrial vendidos en todo el mundo en el año 2018 fue de 400,000 de acuerdo con la Federación Internacional de Robótica –IFR, en inglés. La IFR predice que las ventas globales crecerán a una tasa promedio anual de 15 por ciento.

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¿Qué es lo que impulsa la tendencia en la automatización de la pintura? Aquí hay algunas cosas a tener en cuenta:

• Conectividad: Hay un fuerte cambio en la mayoría de las industrias hacia tecnologías conectadas, como lo son sensores inteligentes, sistemas de visión, software de análisis de datos e informática en la nube. Estos están conformando los componentes de las instalaciones de manufactura conectadas y la cadena de suministro inteligente.
• Integración: La estrecha integración entre los equipos de la fábrica y el sistema de negocios de la empresa mejora la eficiencia y flexibilidad de manufactura, y abre la puerta a la fábrica inteligente. A medida que crece el aprendizaje de máquina a máquina (M2M), aumentan las posibilidades para los procesos de manufactura integrados.
• Analítica: La creciente disponibilidad de software basado en la nube permite a los fabricantes lograr control y optimización de procesos avanzada, monitoreo de condición y análisis predictivo. Estas herramientas proporcionan datos en tiempo real de las instalaciones de producción.
• Comunicación inalámbrica industrial: La creciente demanda del Internet de las cosas (IoT, en inglés), está impulsando la implementación de la tecnología inalámbrica industrial, superando las limitaciones anteriores del cableado. Los sensores inalámbricos y los aparatos IoT son cada vez más asequibles, y los avances en seguridad cibernética están haciendo que la comunicación inalámbrica sea una opción más viable.

¿Cuáles son las ventajas de la automatización de la pintura?

• Costos: La automatización y la tecnología robótica se consideran a menudo demasiado costosas, pero el costo de la automatización está disminuyendo cada año. La inversión inicial puede ser aún elevada, pero la automatización de un proceso de acabado incrementará la producción al tiempo que reduce los costos y ofrece beneficios en los años siguientes. En términos generales, desarrollar un plan a largo plazo es esencial para los fabricantes que buscan lograr ahorros significativos en el resultado final. Operar con el equipo disponible más eficiente en el uso de la energía puede proporcionar los mayores ahorros, y ninguna oportunidad es demasiado pequeña, porque todo suma.    
• Calidad: Para seguir siendo competitivos, los fabricantes no pueden darse el lujo de tener variaciones en la calidad del producto, especialmente cuando se trata del proceso de pintura. Los robots pueden asegurar que los parámetros de la pistola de pulverización y su movimiento sean exactamente los mismos cada vez, lo cual eleva la calidad. Incluso los pintores más hábiles no pueden garantizar ese tipo de consistencia y precisión para cada parte. Una mayor consistencia significa menos residuos de material y mayores capacidades de producción.
• Tecnología: Los equipos diseñados para ofrecer una mezcla y pulverización de precisión pueden mejorar la calidad, reducir el desperdicio y los compuestos orgánicos volátiles (COV), así como aumentar la productividad general. La mezcla y relación de precisión aseguran que los materiales de dos componentes sean mezclados según la demanda y en la proporción adecuadas para un rendimiento óptimo del material. Los sistemas electrónicos 2K cuentan con un sistema de registro para pagarse a sí mismos con el paso del tiempo, gracias a los ahorros en desperdicios y tiempo. Al usar el aplicador de spray adecuado, se puede reducir también el desperdicio y mejorar la calidad general del acabado.
• Menos desperdicio: La automatización del proceso de pintura puede reducir el consumo de material hasta un 30 por ciento, gracias a la precisión de los robots.
• Flexibilidad: Los robots se pueden reprogramar fácilmente para realizar nuevos trabajos. ¿Por qué crear un nuevo dispositivo cuando un robot puede hacer ajustes sobre la marcha? Esta flexibilidad no sólo ahorra tiempo durante los cambios, sino también dinero. La automatización genera también flexibilidad para cambiar con más frecuencia los materiales y colores, permitiéndole simplificar la planeación de la producción.
• Mano de obra: Los robots no marcan tarjeta cuando suena el silbato y no les importa si tienen que trabajar 24/7. De hecho, pueden hacer el trabajo de tres empleados (tres turnos de ocho horas por día). Por esta razón, la mano de obra y los gastos generales suelen ser los principales generadores de ahorro. Los robots benefician la mano de obra de otras maneras, como lo es realizando tareas repetitivas, lo cual reduce las lesiones en el trabajo y la insatisfacción laboral. Los robots también pueden sacar a las personas de trabajos peligrosos, permitiéndoles enfocarse en trabajos calificados que requieren juicio y toma de decisiones.

Una vez que haya calculado el valor de la automatización en su línea de pintura, el siguiente paso es determinar la configuración de la máquina que mejor se adapte a su aplicación específica. Hay cinco configuraciones básicas de automatización de pintura industrial:

• La estación individual puede ser semiautomática, automática o robótica, y se emplea principalmente para operaciones que son difíciles de realizar manualmente. Una estación individual puede ser simple, de bajo costo y ofrecer un buen tiempo de actividad, pero sólo automatiza un pequeño número de operaciones y a menudo requiere mano de obra adicional.
• Las máquinas continuas operan sin detenerse y funcionan moviéndose con la pieza de trabajo. Las máquinas continuas se prestan para volúmenes muy altos y se dedican principalmente a una pieza en particular. Son durables y silenciosas, pero son bastante complejas, lo que se refleja en su precio.
• Las máquinas sincrónicas utilizan un mecanismo mediante el cual todas las piezas en proceso se mueven juntas a estaciones de trabajo secuenciales. Estas se prefieren normalmente cuando se automatizan volúmenes relativamente altos con poco cambio o con lotes de gran tamaño. Ofrecen un costo relativamente bajo, con alta velocidad y la posibilidad de aumentar la producción a través de múltiples herramientas. Sin embargo, la producción está limitada a la operación más lenta en la secuencia.
• Las máquinas asincrónicas emplean estaciones de trabajo individuales que operan independientemente. Son más adecuadas para proyectos de automatización de mezcla alta, bajo volumen y la tasa de producción es generalmente más lenta que en las sincrónicas. Sin embargo, el rendimiento se puede incrementar usando múltiples partes por pallet combinadas con múltiples herramientas. El tiempo de actividad es usualmente mayor que en la alternativa sincrónica debido a la independencia de las estaciones de trabajo, y estas máquinas incorporan a menudo cambios programables para ajustarse a la mezcla alta. Una ventaja clave de las máquinas asincrónicas es la flexibilidad; el equipo es modular, así que las estaciones pueden ser adicionadas, removidas o reorganizadas.
• Los sistemas híbridos de automatización industrial combinan máquinas sincrónicas y asincrónicas. Con esta disposición, la alta velocidad, el rendimiento y la precisión de un sistema sincrónico se pueden combinar con la flexibilidad y el alto tiempo de actividad del sistema asincrónico. La desventaja es que ésta es usualmente la solución más costosa y tiene una alta ocupación de espacio del sistema.

La automatización debe abordarse como una decisión estratégica a largo plazo y una gran oportunidad para rediseñar su proceso y explorar la cadena de valor completa. Por esto, es necesaria una estrategia amplia de automatización.

Bill Heuer es el gerente Senior de Producto de Automatización de Graco. Visite graco.com/finishing.

Material original tomado de drivesncontrols.com, actualizado con información del World Robotics Report 2018; información en ifr.org.