Moldeo por inyección altamente automatizado con una complejidad impresionante

La empresa cuenta con una plantilla de alrededor de 555 empleados —incluidos 215 robots— y opera 114 máquinas de moldeo por inyección que producen más de 1.300 millones de piezas al año. Martin Weißer, quien dirige la compañía en su tercera generación con ambiciosos planes de futuro, está al frente de las operaciones globales: “Junto con nuestros clientes, queremos desarrollar soluciones de fabricación innovadoras con un alto grado de integración funcional y establecer nuevos estándares siguiendo nuestro lema ‘Excellence in Plastic’. La nueva línea de producción de radomos muestra claramente la dirección en la que pensamos.”

Imagen: Mientras un Yaskawa GP25 llena el almacenamiento intermedio frente a la máquina de moldeo por inyección, el GP50 de mayor tamaño se encarga de las tareas de carga y descarga.

Desarrollo optimizado en tiempo mediante ingeniería simultánea

Incluso antes de que se realizara el pedido en serie, los técnicos de W+G ya estaban estrechamente involucrados en el proceso de desarrollo junto al proveedor automovilístico Bosch. Al mismo tiempo, las primeras estaciones para la automatización de la célula de moldeo por inyección se construían en EGS Automation, fabricante de instalaciones especiales ubicado en la cercana Donaueschingen. “Debido al ajustado calendario, tuvimos que comenzar la planificación de la automatización en plena fase de desarrollo del producto, es decir, sin disponer aún de los datos definitivos. Aun así, conseguimos establecer una planificación preliminar diseñando determinados componentes y procesos de la instalación de forma muy flexible y prestando especial atención a la facilidad de sustitución y adaptación”, explica Hartmut Pfalzgraf, jefe de proyecto en EGS Automation.

El trabajo en ingeniería simultánea desempeñó un papel decisivo para que la compleja línea de producción, con dos procesos de moldeo por inyección conectados entre sí, pudiera ponerse en marcha dentro del plazo previsto. Así es como se configura el proceso de fabricación: la primera célula de moldeo por inyección produce las unidades base de plástico con dos pines de contacto. Esta célula está equipada con una línea de punzonado, un robot Scara para aislar y posicionar los contactos, un robot Yaskawa de seis ejes para la carga y descarga de la máquina de moldeo por inyección Arburg, y una estación de pruebas. En esta fase, las unidades base se someten a una inspección del 100 % antes de colocarse en bandejas y apilarse mediante un apilador de bandejas Sumo Ecoplex de EGS Automation.

Imagen: Transparencia total: un gran panel de visualización muestra los datos de cada etapa del proceso de la línea de producción.

Una célula de moldeo por inyección sin comparación

Desde aquí, las piezas pasan en operación manual directamente a la célula de moldeo por inyección 2, donde el operario introduce las bandejas equipadas con las unidades base en la instalación mediante un segundo sistema de paletizado Ecoplex.

Como explica orgullosamente Martin Weißer: “Junto con nuestro consolidado fabricante de instalaciones EGS Automation, hemos conseguido automatizar un complejo proceso de fabricación con numerosos pasos previos y posteriores dentro de un espacio muy reducido. Esta célula de moldeo por inyección totalmente automatizada demuestra lo que es posible hoy en día gracias a un total de seis robots, una estación de bobinado, cinco estaciones de prueba integradas, múltiples sensores y un impresionante sistema de IT de fabricación.”

El alto nivel de integración funcional se hace evidente al observar los procesos: en primer lugar, la unidad base debe envolverse con un hilo de cobre extremadamente fino, que posteriormente se utilizará para calentar el radomo. Esta operación se realiza mediante un sistema especial de bobinado que también suelda los extremos del hilo a los pines y lleva a cabo una prueba de continuidad eléctrica. Una célula automatizada mediante un robot Scara se encarga de este proceso.

El siguiente paso consiste en el sobremoldeo de la unidad base ya bobinada. Este proceso de dos etapas se lleva a cabo mediante una máquina de moldeo por inyección totalmente eléctrica Arburg 920-2K. Después, se realizan sofisticados procesos de prueba antes de que los radomos reciban un código Data Matrix.

920-2K injection moulding machine. Sophisticated testing processes follow before the radomes are provided with a data matrix code.

Imagen: El GP50 durante las operaciones de carga y descarga de la máquina de moldeo por inyección.

Robots de seis ejes fiables, dinámicos y precisos

La instalación es tan compleja que solo unos pocos empleados la conocen y dominan hasta el último detalle. Uno de ellos es Emre Yeniay, ingeniero técnico de equipos de fabricación en W+G: 

“La interconexión de todas las estaciones de la instalación está completamente automatizada mediante cinco robots Yaskawa de seis ejes, incluidos dos GP25 para tareas de manipulación, un GP50 de gran tamaño para automatizar la máquina de moldeo por inyección y dos GP7 encargados de los procesos de prueba posteriores. Para garantizar una manipulación lo más delicada posible de los radomos, todos los robots están equipados con pinzas de vacío. Además de una gran precisión, los robots Yaskawa destacan por su óptima disponibilidad, algo fundamental para nuestra operación 24/7.”

Uno de los elementos más destacados de la instalación es la gran estación de transferencia situada frente a la máquina de moldeo por inyección, accesible por los dos GP25 y el GP50. El robot de menor tamaño se encarga del ensamblaje de las unidades base procedentes del sistema de bobinado; el GP50 las recoge en pares y las inserta en la máquina de moldeo por inyección.

La estación de transferencia cuenta con un diseño generoso y una capacidad para 24 unidades base. Emre Yeniay explica por qué es necesario: “Esta estación también se utiliza como buffer. Si se produce un fallo en el proceso previo durante el bobinado del hilo, la máquina de moldeo por inyección puede continuar produciendo dentro del tiempo de ciclo. La clave aquí es el equilibrio térmico, lo que da a nuestros técnicos el tiempo crítico necesario para solucionar el problema.”

Imagen: Un compacto robot Yaskawa GP7 de seis ejes durante la compleja prueba de atenuación radar.

Procedimientos de prueba avanzados con total transparencia

Tras el sobremoldeo, el GP50 extrae las piezas de la máquina de moldeo por inyección y realiza inmediatamente la primera fase de inspección. En una prueba de círculo oscilante, el robot mueve las piezas bajo un sistema de cámaras que verifica la alineación exacta de los pines de contacto.

A continuación, el GP50 transfiere las piezas a una segunda estación de transferencia. Allí comienza el recorrido de los radomos a través de las siguientes estaciones de prueba. La manipulación de las piezas corre a cargo de dos compactos y precisos robots Yaskawa GP7.

En primer lugar, se realiza una prueba de resistencia eléctrica para comprobar el correcto funcionamiento del hilo calefactor, además de una prueba de planitud con un rango de tolerancia de tan solo diez micrómetros. Después, se lleva a cabo una compleja prueba de atenuación radar.

Finalmente, un robot GP7 de seis ejes transfiere las piezas a una estación de marcado láser, donde los radomos ya verificados reciben su código Data Matrix individual, cuya legibilidad se comprueba en el siguiente paso.

Toda la información relativa a los parámetros de fabricación y control de calidad queda almacenada en este código DMC, garantizando una documentación y trazabilidad del 100 % para cada componente.

En la última fase, el GP7 inserta los radomos en los SLC del cliente, que posteriormente son apilados por un GP25 mediante otro sistema de paletizado Ecoplex una vez completamente cargados y retirados manualmente del sistema.

Imagen: En la estación de marcado láser, los radomos verificados reciben su código Data Matrix individual.

La IA como herramienta para minimizar aún más la tasa de errores

La tasa de rechazo desempeña un papel clave en los costes de fabricación de este componente crítico para la seguridad. Martin Weißer explica:

“Para mantener la tasa de errores lo más baja posible, debemos tener un control absoluto del proceso. Los radomos son componentes relativamente costosos y cada pieza rechazada afecta directamente a nuestra rentabilidad. Por ello, cada etapa de fabricación y prueba está monitorizada mediante sensores, y los datos se visualizan en el sistema a través de un sistema DAQ en el gran panel de control situado en la instalación. Seguimos cada proceso en tiempo real, identificamos tendencias y podemos tomar medidas correctivas de inmediato.”

Pero esto no es suficiente para un directivo que busca la perfección. Para optimizar aún más los procesos, Weißer + Grießhaber cuenta con especialistas en IT de fabricación cuya misión es implementar capacidades adicionales de inteligencia artificial. La base ya existe gracias al gran volumen de datos generados en cada proceso.

“Con el uso de IA generativa, queremos pasar de un modelo de fabricación reactivo a uno predictivo, con la inteligencia necesaria para optimizarse a sí mismo. El resultado será una reducción aún mayor de la tasa de errores en un futuro próximo”, afirma Weißer.

Imagen: Paso final de manipulación: un Yaskawa GP25 de seis ejes entrega el SLC cargado a un sistema paletizador Ecoplex.

Actuar con visión de futuro, perseguir nuevas ideas y desarrollar tecnologías: precisamente estos son los aspectos que preocupan a Martin Weißer.

“Debemos ampliar nuestro papel como referentes tecnológicos; esa es la única manera de asegurar a Alemania como centro de producción. A medio plazo, posicionaremos nuestra empresa como proveedor de soluciones de ensamblaje y procesos con capacidad propia de desarrollo, siguiendo este camino junto a socios innovadores como EGS Automation. La producción de radomos mediante dos procesos de moldeo por inyección interconectados, con un alto nivel de creación de valor, numerosos procesos integrados y automatización de alta tecnología, muestra claramente hacia dónde nos dirigimos”, concluye Weißer.

Imagen: El CEO Martin Weißer, junto a los expertos en automatización de W+G Emre Yeniay y Hartmut Pfalzgraf, jefes de proyecto en EGS, lograron hacer realidad los ambiciosos objetivos del proyecto.

Texto: Ralf Högel

Imágenes: © Yaskawa Europe GmbH