01 de Febrero 2018

Fábrica 4.0: robots e impresión 3D al servicio de los nuevos autos

En todo el mundo se está produciendo el fenómeno conocido como “manufactura 4.0”, y en ella, la impresión 3D es una pilar fundamental; cómo se avanza esta tecnología en el Mercosur y en Argentina.

Fábrica 4.0: robots e impresión 3D al servicio de los nuevos autos

Vivimos en tiempos donde todo cambia a ritmo más que veloz. En el caso de los medios, se vive en plena revolución traccionada por las redes sociales, por ejemplo, y también porque todos somos camarógrafos, fotógrafos y relatores de un hecho en vivo gracias al smartphone que llevamos en el bolsillo. Este quiebre alcanza a todas las personas y es, nada más ni nada menos, que el acceso a información y conectividad en tan solo un instante. A nivel industrial, se está dando un proceso similar. Una auténtica revolución que achica distancias y dinamiza procesos que anteriormente tardaban semanas o meses con elevados costos. Es la impresión 3D. La fabricación con esta tecnología supone para los expertos del sector una “nueva revolución industrial”, y podría ser la puerta de entrada a la conversión del mundo de la manufactura a la era digital. Y esa puerta es llamada “manufactura 4.0”.

Los pilares

Este tipo de fábricas se apoyan en robots, máquinas, puestos de trabajo y sistemas que se comunican entre sí en tiempo real, “conversando” con el vehículo que pasa por la producción, tomando decisiones de manera autónoma y acertando siempre. En países industrializados, el avance es significativo, y en nuestra región está dando sus primeros pasos. Antes de profundizar en estas renovaciones, unas consideraciones del tipo histórico, aunque no nos vamos a ir tan lejos. Basta con citar solamente a los autos más vendidos en Argentina en los últimos tres años: Volkswagen Gol, Renault Clio Mío y Chevrolet Classic. Estos tres fueron (el de VW sigue fabricándose) productos muy longevos, con estructuras mantenidas desde la década del 90 que, con el paso del tiempo, fueron readaptadas para convertirse en autos “low cost”.

Sin embargo, más tarde que temprano, desde hace dos años toda la gama básica fue modificada. Un caso emblemático es el del Fiat Palio Fire, un vehículo que se comercializó en el ámbito local desde 1996, y que recién en septiembre de 2017 pasó a “disposición final”, y su lugar en la gama Fiat fue ocupado por el Mobi. Volkswagen discontinuó al exitoso Gol Power a finales de 2013 por no poder cumplir con la (por entonces) nueva reglamentación de seguridad que obligaba a dotar a todos los 0km con doble airbag y frenos ABS. En su reemplazo, a los pocos meses introdujo al Up!, hoy cinco estrellas en seguridad de Latin NCAP. Peugeot, por su parte discontinuó hace exactamente un año al 207 Compact, en producción desde 2008 en Argentina, y dejó al 208 como el más básico del león. También Chevrolet tuvo que despedir a un auténtico “best seller”: el Classic, fabricado en Santa Fe desde 1998, cuyo lugar en la línea de montaje santafesina fue tomado por la última generación del Chevrolet Cruze, pero que en el mercado fue reemplazado por el Prisma Joy. Acá, un dato más: con el popular sedán también se fue el compacto Agile, uno cuyo paso por el mercado local fue sin pena ni gloria. Y para finalizar, la última en recambiar su entrada de gama fue Renault, que cesó la producción del Clio Mío sobre finales del año pasado, y comenzó a vender desde hace pocas semanas a su reemplazante: el Kwid.

Ahora, todos estos “entry level” fueron concebidos como tal, con estructuras más modernas y pensados para ser auténticos “low cost”. Esto también supuso en salto de calidad en los procesos de fabricación, por lo que las nuevas tecnologías ya empiezan a dejar su sello en cada polo productivo del Mercosur.

El origen de un nuevo producto y el 3D

Un auto nace, podría decirse, a partir de una hoja en blanco, y es en el diseño donde la impresión 3D está jugando un rol importantísimo para las terminales. “Su uso en el desarrollo de prototipos y productos ha sido explorada en varios segmentos de referencia e inspiración para el diseño automotriz, como por ejemplo la arquitectura y el diseño de interiores, la electrónica, la industria textil y el diseño de joyas, entre otros”, señala Gabriela Belini, Gerente de Design de Chevrolet Sudamérica.

En Estados Unidos, Ford ya utiliza impresión 3D a gran escala para fabricar piezas de autos.

En los procesos del diseño, se destacan los momentos de estudios iniciales y conceptuales, y la realización del prototipo de piezas, ya sea para modelos de escala o real. En la primera, según Belini “la impresión 3D permite a los diseñadores experimentar y testear nuevas posibilidades de ejecución de un producto, tanto en la forma como en la funcionalidad de componentes y piezas. Permite análisis gráficos y estructurales con mayor precisión, rapidez y flexibilidad. Además de la tradicional exploración de diferentes materias primas, como resinas, metales y demás”. En tanto, durante la fase de desarrollo del producto, “el recurso es utilizado para confeccionar piezas que serán aplicadas en los prototipos. Por la calidad de la ejecución y el nivel de detalle que puede obtenerse con la impresión 3D es posible hacer un análisis estético muy cercano a lo que será visto en la versión final del producto, como por ejemplo en faros, parrillas, picaportes y componentes del interior del vehículo”.

En el Centro de Diseño que FCA Latam tiene en Brasil, se hecha mano a una impresora 3D Fortus 360mc. Allí, el modelo de pieza de un nuevo vehículo se imprime con gran precisión en nylon muy resistente y ligero, que puede ser libremente lijado y pintado. En el área de diseño, estas piezas se utilizan en pruebas funcionales, facilitando así la visión de la pieza final inyectada. Es capaz de producir piezas de hasta 40 x 35 x 40 centímetros, en tamaño real o a escala, que luego se pueden combinar con otras para formar piezas más grandes.

Un paso más en el desarrollo

Alexandre Ameri, Gerente de Design Quality de General Motors Mercosur, da un paso más en la evolución de un auto y reflexiona: “La industria automotriz es desafiada a ser más rápida, asertiva e innovadora en sus desarrollos. Esta nueva realidad generó una dinámica en la cual los equipos de proyectos actúan en desarrollos de productos en un ambiente ambiguo, ya que buena parte de las definiciones solamente será consolidada en una fase más avanzada de la evolución del proyecto, y los plazos y resultados esperados por el mercado son cada vez más desafiantes, no permitiendo esperar el tiempo normal del proceso para analizar un ítem y tomar una decisión”. Es por eso que “los diseñadores, ingenieros y equipos de proyectos utilizan herramientas de prototipado virtual y físico que buscan satisfacer las expectativas del mercado y mantener todos los riesgos bajo control dentro de una nueva dinámica de trabajo”.

VW Brasil también utiliza la impresión 3D
a basa de resina líquida y láser para materializar
piezas de vehículos prototipos.

Es así como la impresión 3D encaja a la perfección con el dinamismo que exigen los nuevos tiempos: “Bajo este concepto, la fabricación de una pieza se hace con la adición de materia prima y no “quitando” materia prima partiendo de un bloque, como sucedía en el pasado. Como el propio nombre lo indica, la fabricación por adición o “capa por capa” se efectúa añadiendo materia prima a través de layers hasta obtenerse la forma final deseada, sin la necesidad de construir un molde o una herramienta auxiliar para esto”. Además, agrega: “Este proceso ofrece una reducción significativa del material utilizado para la confección de una pieza, además de aumentar la rapidez para obtener la misma, ya que el tiempo usado para “quitar” material es mucho mayor que el necesario en la “adición”. Este tiempo ahorrado puede ser utilizado para un mejor análisis del producto de forma constante y objetiva durante todo el desarrollo”. 

En esa rápida resolución del “prueba-error”, en el Área de Prototipos de la Ingeniería del Producto de FCA, cuentan con una Impresora 3D Estereolitografía, con uso de resina. Esta se utiliza desde hace más de 5 años en el desarrollo de nuevos vehículos, con el objetivo de verificar físicamente si el componente está de acuerdo con el proyecto. Es capaz de producir piezas de hasta 65x55x75cm. Ejemplos de piezas: rejilla del vehículo, entrada del aire acondicionado, palancas en general. En este sentido, Ameri apunta. “Para ilustrar mejor los trabajos con esta tecnología podemos citar como ejemplo el proyecto del Chevrolet Onix. Antes de que el producto llegue al cliente final, o incluso previo a pasar por nuestras plantas de manufactura, dentro de las instalaciones del Centro Tecnológico en São Caetano do Sul un grupo de profesionales tuvo la oportunidad de analizar centenas de componentes de este modelo, en la búsqueda de la excelencia para el producto final, a través de la utilización de la impresión 3D”.

¿Y en Argentina?

Dentro del panorama local, en tanto, varias son las factorías que están pasando por un proceso de modernización. Volkswagen anunció hace unos pocos días la llegada de una nueva plataforma a las líneas de General Pacheco, Fiat presentará próximamente las flamantes instalaciones de Ferreyra, readaptadas para recibir al Cronos, y Chevrolet el año pasado cambió a los compactos Ágile y al longevo Classic, por uno de los sedanes medianos más tecnológicos del país: el Cruze. Pero hay una terminal que está sufriendo uno de los procesos de cambio más grandes a nivel local: Renault. Por un lado, cesó al Clio Mío, pero continúa fabricando al Kangoo. Al mismo tiempo, incorporó a la línea de Santa Isabel a los Sandero, y su variante Stepway, y Logan. Pero el gran salto de calidad se producirá cuando entren en producción las pick ups medianas Renault Alaskan, la primera en la historia de la marca; Nissan NP 300 Forntier, que convertirá a la casa japonesa en nueva terminal; y la inédita Mercedes-Benz Clase X, la primera “chata” premium del mundo. Sobre esta transformación, Luis Fernando Peláez Gamboa, presidente de Renault Argentina, y podría decirse “anfitrión” de los nuevos huéspedes en Córdoba, comenta: “Si vas a la fábrica no la vas a reconocer porque todos sus procesos de producción fueron renovados. Ahora el estampado es completamente robotizado, como así también la soldadura en el 45% de las operaciones y con una línea flexible. La de pintura también es nueva y por supuesto, la línea de montaje. Es el resultado de una inversión de 800 millones de dólares más otros 70 millones adicionales para poner a punto la infraestructura de la fábrica”.

Sobre la impresión 3D, apunta: “Esa es una tecnología que ya es de uso “común” en la industria, y Renault como tal, ya la tiene implementada en varias de las fábricas a nivel de ingeniería. En Brasil es una práctica ya habitual, y nosotros estamos trabajando en ese esquema en el Instituto Técnico Renault para formar a los chicos del país”. Además, amplía: “Muy pronto sacaremos provecho de su implementación, y nos va a permitir, de una forma muy rápida y económica, hacer simulaciones de piezas o de dispositivos de montaje, entre otros. Esta tecnología la vamos apropiando cada vez con más frecuencia y profundidad, como así también otras innovaciones en lo que llamamos la fábrica 4.0, que incluye una mayor conectividad, y mantenimiento predictivo computarizado, elementos que ya son una realidad”

Entre los ítems de esta nueva factoría tecnológica, enumera. “Lo tradicional era tener líneas estáticas por donde pasaba el auto. Ahora, la línea de soldadura es completamente flexible, con vehículos autoguiados que llevan las cabinas y con las cuales se pueden organizar el flujo de producción de acuerdo a la cadencia que se quiere implementar en la fábrica. También logramos la robotización de una serie de operaciones, también a nivel montaje, con el suministro de materiales hasta las líneas de manera individualizada por auto a través de vehículos guiados. Anteriormente, el operario estaba al borde de la línea y como en un supermercado, se desplazaba a buscar las piezas. Ahora le llega el kit completo de componentes del vehículo”.

En Brasil, Volkswagen utiliza la impresión 3D para producir dispositivos plásticos que auxilian a los operadores en la producción de vehículos de serie.

Pero si hablamos de robots que facilitan la tarea de un humano, no sería descabellado que más temprano que tarde terminen tomando su puesto. Sobre esto, el Ingeniero Alejandro Sureda, Director de la Diplomatura Superior en Industria Automotriz de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Austral, lleva tranquilidad: “Para cualquier terminal en el mundo, la robotización depende del volumen productivo de cada una. En Argentina, esta es poca porque ninguna produce más de 600 unidades en el día. En Brasil, en cambio, hay plantas que hacen mil unidades en una jornada. Por ejemplo, Ford en Camacarí, Brasil, robotizó cerca del 90% del área de carrocería y solo hay 30 operarios que cargan piezas. En Pacheco, la cantidad de trabajadores que hay en el mismo sector son 800, y la robótica es mucho menor. Además, la robotización en esta industria en particular no tiene tanto impacto sobre los operarios, ya que puede alcanzar a las etapas de carrocería y pintura, pero no la de montaje, ya que no importa de qué planta en el mundo se trate, el sector de montaje es mano de obra dependiente”.

Además, profundiza al recordar que según el Plan 1 Millón (que prevé alcanzar ese número de vehículos fabricados en Argentina para 2023), “uno de los puntos claves es la capacitación del personal para que se adapte a las nuevas tecnologías, pero jamás menciona que en caso de robotización, éste deba ser eliminado. La realidad es que para alcanzar ese número tampoco cambiará tanto el esquema local, dado que hoy la capacidad total de las plantas no está tan lejos del objetivo (NdeR: en 2011 se llegó a 828.771 unidades fabricadas en el país)”.

Conclusiones

En países desarrollados, con siglos de cultura industrial encima, este proceso se vive de una manera más vertiginosa. En Estados Unidos, por ejemplo, ya existen empresas que fabrican autos a bajo costo gracias a la impresión en 3D de chasis y carrocerías de fibra de carbono reforzada y plástico. Esto achica los tiempos de prueba de estructuras, abaratando el proceso completo, pero generando el interrogante de cómo responderán ante, por ejemplo, un choque. A un nivel industrial, Ameri de General Motors considera que en adelante, “el gran desafío para nuestra industria es comenzar a aplicar estos procesos en escala de producción para que en breve partes de los componentes finales del vehículo sean originados en una impresora 3D. El desafío también cae sobre los desarrolladores de las máquinas y materiales utilizados en este proceso para poder atender los grandes volúmenes de la industria automotriz, y principalmente a las rigurosas especificaciones y test de desempeño que son requeridos para todos los productos”. Al mismo tiempo, Gabriela Belini opina que “en el futuro próximo es probable que exista algún producto con piezas producidas con impresoras 3D, pero en modelos específicos y de bajo volumen de producción. Para que esto se transforme en una realidad más palpable, sin embargo, es necesario incentivar la inversión y la sinergia continua entre la industria y los proveedores de la tecnología para que el costo, la calidad y el proceso asistan con excelencia a la apariencia del producto, a las normas de seguridad y a la calidad de producción”.



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1 Comentario

Daniel Roberto Ali

En 2010 compré un 207 Compact, y nunca más con esa concesionaria oficial.Muy desleales, TOYOTA es más confiable

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