Do prototipo á fábrica: que hai que comprobar antes de dar o salto?

Un novo sistema de agarre consegue recoller e colocar unha peza sen danala. O movemento funciona e o deseño parece axeitado. A empresa quere saber se pode incorporalo á súa liña.

Pero en produción terá que manipular pezas de distintos lotes, manter o ritmo durante horas e coordinarse con outros equipos. Tamén deberá permitir que unha persoa o limpe, o axuste ou resolva unha incidencia.

Entre esa primeira proba e o traballo diario hai cuestións que convén resolver antes de investir na instalación. Para iso serven os prototipos, os demostradores e as plantas piloto: permiten probar aspectos do deseño ou do proceso e obter información para decidir como continuar.

Empezar polo que necesitamos comprobar

Na entrega anterior explicabamos como os niveis de madurez tecnolóxica axudan a interpretar que se demostrou e en que contorno. O seguinte paso é concretar que probas necesita a empresa para achegar ese desenvolvemento á súa actividade.

Non sempre fai falta construír unha instalación completa. Se a dúbida está en como responde un material a unha temperatura, pode abondar cun ensaio específico. Se se necesita comprobar como traballan xuntos varios equipos, haberá que reproducir esa interacción.

Antes de elixir os medios, convén formular a pregunta. «Queremos facer unha proba piloto» di pouco sobre o que se espera aprender. «Necesitamos comprobar se o proceso mantén a calidade ao traballar durante varias horas coa nosa materia prima» permite empezar a deseñala. 

Prototipo, demostrador e planta piloto: para que serve cada un

Un prototipo permite probar un deseño e detectar que necesita axustes. Pode representar unha parte da solución ou un sistema máis completo, segundo o que se queira estudar. No exemplo do agarre, axudaría a comprobar se a xeometría, os materiais ou a forza aplicada son axeitados para manipular as pezas.

Un demostrador permite comprobar e mostrar as prestacións dunha tecnoloxía nunhas condicións definidas. Pode integrar distintos elementos para estudar o seu funcionamento conxunto. Nese mesmo exemplo, serviría para observar como traballa o sistema de agarre dentro dunha célula, coordinado co robot e cos sensores.

Unha planta piloto permite ensaiar un proceso a unha escala intermedia e obter información para a súa posterior ampliación. Nun proceso de recuperación de materiais, pode axudar a estudar como inflúen a composición da materia prima, os tempos de tratamento ou as condicións de operación.

Os termos poden solaparse e o seu uso cambia segundo a tecnoloxía. Un prototipo pode formar parte dun demostrador; unha planta piloto pode utilizarse para demostrar un proceso. Non son tres etapas obrigatorias. O que convén aclarar é que permite probar cada instalación e ata onde chegan os seus resultados.

A Comisión Europea inclúe as instalacións de ensaio, as liñas e plantas piloto e os espazos de demostración entre as infraestruturas tecnolóxicas que apoian o desenvolvemento, a validación e o escalado de tecnoloxías. Estas infraestruturas permiten ás empresas realizar comprobacións antes de comprometer investimentos maiores.

Un exemplo concreto: recuperar materiais dun residuo

Pensemos nunha empresa que quere recuperar un material aproveitable dun dos seus residuos. Os primeiros ensaios conseguen separalo e obter unha mostra coa calidade buscada.

Antes de dimensionar unha instalación industrial, quedan varias preguntas. Obtense o mesmo resultado con residuos de diferentes lotes? Canto material se recupera? Canta enerxía e auga necesita o proceso? Xéranse outras correntes que haberá que tratar?

Unha proba piloto pode axudar a estudar esas variables con cantidades maiores e durante un tempo suficiente para observar cambios. Tamén pode detectar problemas que apenas aparecen en ensaios pequenos: acumulacións, obstrucións ou perda de eficacia.

Os resultados permitirían revisar as condicións de operación e preparar o seguinte paso. Ampliar a escala esixe estudar como cambian os equipos e o comportamento do proceso; multiplicar as cantidades do ensaio inicial non abonda para dimensionar a instalación.

Que medir antes de ampliar a escala

As medicións deben responder ás esixencias do proceso. Convén acordalas antes de empezar, xunto cos criterios que permitirán valorar se o resultado é suficiente.

Rendemento. Canto produce, procesa ou recupera a solución nun tempo determinado. Interesa comprobar se alcanza o ritmo necesario e que ocorre cando cambia a carga de traballo.

Calidade. Se o resultado cumpre as especificacións que necesita a empresa. No exemplo anterior, recuperar máis material tería un valor limitado se a súa composición impide aproveitalo.

Repetibilidade. Se os resultados se manteñen ao repetir a proba, cambiar de lote ou traballar durante máis tempo. Unha execución satisfactoria achega información, pero pode ser insuficiente para coñecer a estabilidade do proceso.

Consumos. Que enerxía, auga, materias auxiliares ou consumibles necesita. Medilos por unidade producida ou tratada axuda a estimar o custo de operación.

Seguridade. Que riscos aparecen durante o funcionamento e en tarefas como a limpeza, o axuste ou a resolución de atascos. As probas deben planificarse coas proteccións axeitadas para a escala de traballo; os resultados non substitúen as verificacións que esixe a instalación final.

Integración. Como se conecta a solución cos equipos e coa organización existentes. Hai que considerar o espazo, as conexións, o intercambio de datos e as intervencións que necesitarán realizar as persoas.

O informe debería recoller as condicións das probas, os seus resultados e as súas limitacións. Esa información permite saber que conclusións poden trasladarse ao proceso da empresa e cales requiren novas comprobacións.

Como poden axudar os centros de ATIGA

Deseñar unha proba útil require coñecer o proceso e dispoñer de medios para reproducir as condicións que importan. A empresa achega os seus materiais, as esixencias de produción e a experiencia de quen traballa con eles. O centro tecnolóxico pode axudar a definir os ensaios, seleccionar as medicións e interpretar os resultados.

Os centros de ATIGA —AIMEN, ANFACO-CYTMA, CETIM, CTAG, Gradiant e ITG— reúnen capacidades en fabricación avanzada, alimentación, materiais, tecnoloxías dixitais, mobilidade e enerxía. Esa diversidade permite abordar necesidades de validación en distintos sectores.

Un exemplo son as instalacións de AIMEN descritas no proxecto europeo INTEGRADDE, utilizadas para desenvolver e validar procesos láser, fabricar compoñentes prototipo e realizar pequenas series. Estes medios permiten estudar unha alternativa de fabricación antes de decidir a súa incorporación ao proceso produtivo.

A colaboración debe concretar que se probará, con que materiais e que documentación recibirá a empresa. Tamén que diferenzas seguirán existindo entre a proba e a futura instalación.

Que convén preguntar na túa empresa antes de empezar

• Que dúbida necesitamos resolver antes de investir na implantación?
• As probas reproducen os materiais e as condicións que máis inflúen no noso proceso?
• Acordamos que resultados permitirán avanzar e cales esixirán cambios?

Unha proba pode xustificar o seguinte paso, mostrar que hai que modificar o deseño ou detectar unha limitación que aconselle deter o desenvolvemento. O seu valor está en achegar esa información a tempo. Antes de levar unha solución á fábrica, a empresa necesita saber que pode esperar dela e que queda aínda por comprobar.