Oportunidades de automatización en la industria del plástico

La automatización y la robótica son cada vez más importantes para los transformadores de plásticos. Ante la escasez de mano de obra, los fabricantes pueden obtener un margen de productividad crucial al automatizar determinados procesos. La automatización robótica también puede contribuir a que el lugar de trabajo resulte más agradable y atractivo para los operarios actuales y potenciales.

De hecho, los estudios demuestran que las empresas que adoptan la robótica crecen más rápido que las que no lo hacen. Por desgracia, muchas empresas están en condiciones de beneficiarse de la robótica, pero no saben por dónde empezar.

Las grandes empresas de transformación de plásticos llevan muchos años utilizando la robótica. Las empresas más grandes tienen mayores volúmenes de producción y esto hace más atractivo el retorno de la inversión. En cambio, las empresas de transformación pequeñas han tardado más en adoptar la robótica porque sus volúmenes bajos y la mayor variabilidad en los lotes de producción han supuesto un reto para esta tecnología.

Sin embargo, hoy los precios de muchos tipos de soluciones robóticas han disminuido considerablemente. La automatización es más asequible que nunca, independientemente del tamaño de la operación, y se han ampliado el número y las formas en que puede aplicarse la robótica.

Un proceso estructurado para adoptar la automatización

Dicho esto, aún quedan muchas áreas que pueden automatizarse. Identificar las mejores oportunidades de automatización robótica desde el principio es crucial para maximizar el retorno de la inversión.

Muchos fabricantes no saben exactamente por dónde comenzar y esta puede ser una tarea desalentadora. Hay que empezar por conocer sus necesidades. ¿Cuál es su productividad actual? ¿Cuántas horas-persona son necesarias para completar las tareas relevantes que componen su proceso de fabricación?

El mejor punto de partida es adoptar un enfoque descendente para trazar el mapa de su fábrica, con el fin de buscar las áreas que más podrían beneficiarse con la automatización y dónde residen los riesgos más significativos.

Con estas ideas en mente, hemos recopilado siete procesos que los fabricantes de plásticos suelen pasar por alto y que son ideales para la automatización.

1. Entrada de materias primas

Para los procesadores que no compran cantidades en vagones, las resinas y los aditivos suelen llegar en sacos de distintos tamaños apilados en pallets. Los trabajadores deben descargar el camión en el muelle y transportar los pallets a una zona de preparación.

Actualmente, la automatización del proceso de descarga de camiones puede resultar difícil, aunque existen algunos sistemas excelentes en el mercado. El candidato ideal para la descarga automatizada de camiones se encuentra en un entorno con una baja variabilidad en el tamaño, la forma y el peso de los pallets. Para el éxito de esta automatización deben tenerse en cuenta consideraciones especiales en relación con las carretillas y los muelles.

Por otro lado, vaciar los sacos de materias primas en un sistema de alimentación centralizado es una tarea muy adecuada para un robot. En la mayoría de las operaciones actuales se realiza este tipo de tarea manualmente. El operario abre el saco, lo eleva a un contenedor y vacía los gránulos en el sistema de alimentación. El proceso de elevación puede requerir un pórtico o una grúa si los sacos son grandes y pesados.

Al vaciar el saco se genera un polvo que puede ser problemático para los trabajadores, y las lesiones causadas por las cuchillas son, por desgracia, relativamente frecuentes.

La robótica puede automatizar fácilmente las tareas de abrir los sacos y vaciarlos en los receptáculos adecuados. La automatización reduce las necesidades de mano de obra y protege a las personas de la exposición no deseada al polvo y las partículas.

2. Extracción de piezas

La extracción de piezas no es una tarea que se pase por alto; de hecho, probablemente sea la aplicación más común de la robótica por parte de los procesadores. Sin embargo, las empresas más pequeñas pueden considerar que la inversión es demasiado importante, la variedad de productos por manipular demasiado grande y la complejidad de la programación del robot demasiado alta para ser una buena opción en su organización.

El avance de la tecnología ha eliminado esas barreras. El costo de la robótica se ha reducido drásticamente en la última década. El nivel de inteligencia artificial (IA) ha mejorado de forma notable y le permite a un robot manipulador manejar muchas más variaciones que antes.

Además, programar la nueva generación de robots colaborativos o cobots puede ser tan fácil como agarrar el brazo del robot y moverlo hasta su posición. Colocar manualmente un brazo robótico en una secuencia de posiciones le enseña al robot los movimientos que debe realizar. No se necesita programación.

Por tanto, la extracción automática de piezas es una forma de automatización que incluso las empresas pequeñas pueden adoptar, gracias a la reducción en costos. El robot más utilizado para esta clase de aplicación es el tipo XYZ o cartesiano. Dado que este tipo de robot es relativamente sencillo, resulta menos costoso. Si la aplicación lo requiere, un brazo robótico articulado puede realizar movimientos más complejos.

3. Desbarbado y eliminación de material sobrante

A menudo, después de extraer una pieza de plástico de un molde es necesario eliminar el material sobrante. Con frecuencia se utiliza una hoja de sierra giratoria lijadora para desbarbar.

Se trata de procesos repetitivos que son perfectos para automatizar. El mismo brazo robótico que retira las piezas del molde también puede realizar el desbarbado. Otra posibilidad es utilizar un robot extraer las piezas y otro para realizar el desbarbado.

4. Ensamble

Los moldeadores pueden incluir operaciones de montaje para añadir valor a la pieza. Los procesos de ensamblaje mejoran el valor de los servicios de su empresa y aumentan la rentabilidad. La tarea de ensamblaje implica la unión de piezas de plástico o la adición de metal, caucho u otros componentes a la pieza de plástico para formar un ensamble más grande.

Las operaciones de montaje se automatizan fácilmente con robots. Los robots de tipo Delta pueden utilizarse para la extracción y ubicación y los robots SCARA suelen emplearse en el ensamblaje de piezas pequeñas.

5. Inspección

La tecnología de visión artificial y la IA han avanzado rápidamente en los últimos años. Gracias a ello, ahora pueden automatizarse inspecciones visuales que eran dominio exclusivo de procesos manuales. Una aplicación típica es verificar que el exceso de material se ha eliminado suficiente o adecuadamente.

El moldeo por soplado, por ejemplo, está preparado para la inspección automatizada. La visión artificial puede realizar este tipo de inspecciones con gran precisión y repetibilidad.

En cambio, la inspección visual manual es mucho menos precisa. En su Manual de calidad, Joseph Juran, pionero en aseguramiento de la calidad, afirma que una inspección visual manual al 100 % no puede tener más de un 87 % de precisión. Por el contrario, la precisión de un sistema de inspección visual artificial correctamente instalado se acerca al 100 %. Los sistemas de visión artificial nunca se cansan ni se distraen, dos factores importantes que limitan la precisión de la inspección visual manual.

La inspección por visión artificial también puede tomar dimensiones y comparar formas (como concentricidad u ovalidad) con una norma predefinida. Dado que una cámara toma 100 fotogramas o más por segundo, un sistema robotizado detecta y elimina defectos automáticamente a velocidades que los humanos no pueden igualar. No es razonable esperar que un ser humano detecte defectos en un sistema transportador en rápido movimiento. Sin embargo, la inspección por visión artificial puede hacerlo con bastante facilidad. Algunos ejemplos relevantes para los procesadores son la detección de grietas y la comprobación de que las etiquetas o los códigos se han aplicado de manera correcta.

Hemos visto casos en los que hay resistencia a utilizar la inspección por visión artificial. Por ejemplo, a veces las especificaciones exigen una inspección visual manual en aplicaciones quirúrgicas o médicas. Por tanto, el fabricante es reacio a proponer algo diferente. Dada la mayor precisión y fiabilidad de la inspección por visión artificial, es solo cuestión de tiempo que estos obstáculos desaparezcan.

6. Embalaje y paletizado

Tras la extracción de la máquina, las operaciones secundarias y la inspección, las piezas deben colocarse en el empaque primario y la robótica es una solución excelente.

Cuando se utiliza la robótica para esta tarea, la velocidad, la repetibilidad y la precisión son superiores a los procesos manuales. Además de colocar las piezas en los empaques, el propio medio de empaque puede conformarse mediante sistemas automatizados.

La colocación de empaques primarios en empaques secundarios para su envío también es una posibilidad ideal para los robots. Una vez que las piezas se han colocado de forma correcta en el empaque secundario, estas unidades pueden ensamblarse robóticamente en pallets para su transporte en camiones.

7. Logística interna

Otra área propicia para la automatización es el transporte de paquetes y pallets dentro de una instalación. Los fabricantes de piezas de plástico pueden utilizar vehículos de guiado automático (AGV) y robots móviles autónomos (AMR) para este tipo de transporte.

Un flujo de trabajo típico en el que pueden ayudar los AGV y AMR es el transporte de pallets de mercancías desde una estación de paletizado hasta el muelle de transporte. En muchos casos, los robots autónomos pueden trasladar mercancías de una estación de empaque primario a otra de empaque secundario. En la entrada, estos vehículos de conducción automática pueden transportar los pallets entrantes a una estación de decantación.

La automatización está al alcance de la mano

Aunque no todos los procesos son adecuados para la automatización, el rápido avance de la robótica ha permitido que numerosas empresas accedan a esta tecnología. Los transformadores de plásticos están a punto de cosechar los beneficios del futuro de la robótica y, afortunadamente, ya no solo las grandes corporaciones pueden aprovecharlos. Las pequeñas y medianas empresas pueden beneficiarse ahora del aumento de la productividad, la mayor seguridad y el aislamiento frente a la escasez de mano de obra que pueden derivarse de la automatización.