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FUSELAGE, iniciativa liderada por Airbus Operations, busca mejorar la fabricación de grandes estructuras en material compuesto

Soluciones robóticas y sistemas de visión avanzados para una industria más productiva, eficiente y automatizada

Ibai Leizea y Alberto Mendikute, investigadores del grupo de Diseño e Ingeniería de Precisión de Ideko

30/04/2020
La aplicación de soluciones robóticas en los procesos productivos es clave para elevar la eficiencia de la industria. Mediante el uso de robots es posible automatizar tareas exigentes en sectores estratégicos como el aeroespacial, la generación de energía o la construcción naval de forma fiable y segura. El centro tecnológico Ideko está especializado en el desarrollo de sistemas tecnológicamente innovadores para la fabricación avanzada y dirige su conocimiento en esta área a distintas actividades de investigación.

Uno de los proyectos en los que la entidad está poniendo en práctica su especialización en el diseño y desarrollo de soluciones de automatización es FUSELAGE, una iniciativa liderada por Airbus Operations, centrada en el desarrollo de sistemas productivos con gran nivel de automatización para la fabricación y ensamblaje de los componentes del fuselaje de los aviones.

El proyecto se dirige a la investigación de nuevas arquitecturas, materiales y procesos productivos de fuselajes de avión para su implementación en un entorno de industria conectada, con el objetivo de producir una nueva generación de aviones comerciales más eco-eficientes, competitivos, fiables y resistentes.

Mediante el desarrollo de nuevos sistemas de control y monitorización, FUSELAGE persigue el objetivo de mejorar la fabricación de grandes estructuras en material compuesto para la carena ventral y las secciones traseras de fuselaje de estas nuevas aeronaves.

El proyecto busca mejorar la competitividad de las empresas participantes a través del estudio de nuevos conceptos estructurales y de nuevos procesos productivos en un entorno de Industria 4.0 con materiales compuestos (CFRP, Carbon Fiber Reinforced Polymer).

Además, persigue la optimización de la eficiencia energética del proceso productivo de fabricación, el aumento de la capacidad científico-tecnológica de las empresas participantes, la potenciación y refuerzo de la cadena de producción de sistemas de fuselaje en materiales compuestos y la contribución a la capacitación e implantación de los conceptos ligados a la industria 4.0, en un sector que tradicionalmente ha presentado un alto componente manual.

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El centro tecnológico está desarrollando una garra adaptable para las diferentes geometrías con capacidad de manipular fibra seca, así como sistemas de manipulación y referenciado de precisión de subcomponentes sin gran rigidez intrínseca.

Visión mediante fotogrametría

En este proyecto, Ideko trabaja en el desarrollo de una célula robótica dotada de un avanzado sistema multicámara basado en la tecnología de visión 3D de fotogrametría. Esta técnica se centra en definir las medidas, las dimensiones y la ubicación espacial de los objetos a través de la toma de múltiples fotografías. Un desarrollo que hace posible controlar los seis grados de libertad de los objetos, es decir, los tres giros y los tres desplazamientos que pueden realizar los cuerpos.

Para conseguirlo, el centro tecnológico cuenta con un equipo de expertos en el ámbito de la visión, que trabajan en la generación de sistemas de medida de alta precisión, proporcionando medidores sin contacto, completamente personalizados, que proporcionan el plus de precisión que requieren los procesos de fabricación avanzados.

En concreto, Ideko trabaja en una solución de visión artificial para la monitorización, corrección y guiado de una estructura mecánica automatizada (un robot), que ejecuta operaciones asociadas al montaje de las subestructuras y al esqueleto del fuselaje de las aeronaves. También está diseñando la solución de calibración correspondiente, de tal forma que, durante la fase de medida, la precisión requerida está garantizada en la totalidad del entorno de trabajo.

Esta aproximación hará posible que los robots integrados en una única célula se adapten a la geometría de las piezas. El sistema de guiado por visión permitirá coordinar múltiples robots durante el montaje de cada tipo de subconjunto, además de ser capaz de trabajar en tándem sin pérdida de precisión y permitir el montaje de las estructuras sin usar un utillaje estático.

Asimismo, Ideko está desarrollando una garra adaptable para las diferentes geometrías con capacidad de manipular fibra seca, así como sistemas de manipulación y referenciado de precisión de subcomponentes sin gran rigidez intrínseca. También está trabajando en el desarrollo de elementos y garras intercambiables para la solución robótica que permitan el montaje sin un utillaje estático.

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En el proyecto, Ideko trabaja en el desarrollo de una célula robótica dotada de un avanzado sistema multicámara basado en la tecnología de visión 3D de fotogrametría.

Parte de estos desarrollos podrán verse en la próxima edición de la Bienal de Máquina Herramienta (BIEMH), cuya celebración está prevista en noviembre en el Bilbao Exhibition Center. El centro tecnológico mostrará en ese evento un sistema robótico para el sector aeroespacial de bin-picking de alta precisión, que llevará incorporado un reconocimiento de piezas y manipulación.

El sistema constará de un sistema multicámara plug&play donde el proceso se trabaja con un robot industrial y no con uno colaborativo. Se trata de un demostrador con un sistema industrializado de TRL medio-alto trabajado para Airbus, que resolverá una problemática industrial real.

La solución es una versión más avanzada que la que el centro tecnológico exhibió en la BIEMH de 2018 y tiene capacidad de alcanzar mayores niveles de precisión gracias al nuevo proceso de calibración. Otra de las mejoras que presenta respecto al anterior prototipo es la relativa al software de procesamiento, que gana velocidad en tiempo de respuesta e incluye rutinas de paralelización.

Además de Airbus, el proyecto FUSELAGE cuenta con la participación de las empresas Utingal, MB Sistemas, Danobat y LGAI Technological Center (Grupo Applus+), que se apoyan en diversos organismos tecnológicos y de investigación entre los que se encuentra Ideko.

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Ik4 - Ideko, S.Coop.

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