Aimen y Navantia desarrollan sistemas robotizados para la fabricación de buques
La Unidad Mixta de Investigación Nautilus, constituida entre Navantia y el centro tecnológico Aimen, ha contado con un presupuesto de 2,4 millones de euros para innovar en nuevos materiales y sistemas automatizados para la fabricación avanzada de buques militares. Iniciada en 2018 y con cargo a fondos Feder, esta alianza tenía por objetivo desarrollar sistemas robotizados para las primeras fases de fabricación del buque, concretamente para conformado de chapa y soldadura de previas y paneles; y productos de alto valor añadido, incorporando soluciones en el ámbito de los materiales que proporcionen mejor blindaje, menor peso y una mayor protección contra el fuego y la corrosión.
En el marco de Nautilus se pusieron en marcha dos líneas de investigación (nuevos materiales y sistemas automatizados de fabricación) y seis líneas de desarrollo que trabajaron en la robotización de operaciones de montaje y soldadura en elementos y estructuras navales; el desarrollo de entornos colaborativos operario-robot; la incorporación de tecnología láser-híbrido para la soldadura de paneles; el conformado automático de chapa mediante líneas de calor; el desarrollo de nuevos sistemas compuestos por acero y composite para la reparación y construcción naval; el avance en nuevas soluciones para blindaje; y la puesta en marcha de nuevos sistemas avanzados para la protección catódica orientados a minimizar la corrosión de los materiales y optimizar los sistemas de protección catódica activa de los buques.
La UMI Nautilus ha logrado los siguientes resultados en cada una de las líneas implementadas:
L1A – Robotización de operaciones de montaje y soldadura de elementos en estructuras navales: se han desarrollado dos prototipos funcionales robotizados que integran nuevos desarrollos tecnológicos asociados a los sistemas de visión artificial, robotización flexible y un novedoso entorno de operario basado en tecnología Matching CAD. Ello posibilita el desarrollo de entornos de operación robotizados flexibles que permiten resolver de manera automatizada el posicionamiento, punteado y soldadura de elementos cumpliendo con los requisitos técnicos de posicionado, precisión, calidad y rendimiento. La celda de montaje y soldeo de elementos de soportería se encuentra en estos momentos implementada en las instalaciones de Navantia Ferrol.
L1B – Desarrollo de entornos colaborativos operario-robot: se ha desarrollado un demostrador del uso de un robot industrial en modo colaborativo mediante guiado manual. Para la demostración se ha implementado una aplicación de soporte a manipulación para la instalación de refuerzos durante la fabricación de previas, con un sistema de seguridad que permite al robot operar tanto en modo manual como automático, este último sin necesidad de rearme y sin la intervención de los trabajadores. Como complemento, se ha unido el sistema de proyección a la celda robotizada para facilitar la colocación de los elementos, eliminado la fase de medición y marcado.
L2 – Tecnología láser-híbrido para la soldadura de paneles: se ha desarrollado un procedimiento de soldeo para el proceso láser-híbrido en uniones a tope de 6 y 8 mm de espesor; se ha realizado una comparativa del grado de distorsión de paneles soldados por un proceso de arco convencional y mediante láser-híbrido, obteniéndose un grado de distorsión significativamente menor con este último; y también se ha logrado el desarrollo de una herramienta de análisis numérico capaz de comparar diferentes métodos de soldeo, configuraciones de anclaje y secuencias de soldeo y su efecto en el grado de distorsión de los paneles; desarrollo de un sistema de control de calidad de uniones láser-híbrido basada en análisis de imágenes captadas por un sensor IR.
L3 – Conformado automático de chapa mediante líneas de calor mediante inducción electromagnética: se creó una instalación prototipo capaz de trazar líneas de conformado mediante inducción electromagnética de forma automatizada; se modelizó el proceso de inducción electromagnética para poder obtener datos desde una simulación, que sirven para definir las estrategias de inducción según la geometría final deseada en chapas de 2 x 2 m. Se ha conseguido repetibilidad en la obtención de probetas de geometría sencilla. Se trata de línea de futuro que precisa todavía de más pruebas y desarrollo para optimizar el sistema experto y proceder al conformado de otras geometrías.
L4 - Nuevos sistemas acero-composite para reparación y construcción naval: se ha fabricado una estructura tipo sándwich con sus correspondientes sistemas de cierre, marco, contramarco y mamparo, cuyo conjunto presenta una reducción en peso del 45% en comparación con la solución tradicional de puerta de acero. Además, en un centro acreditado, se llevó a cabo el ensayo de resistencia a fuego de la estructura, según IMO 2010 FTP Code, obteniendo una equivalencia de clasificación tipo Clase ‘A-30’.
L5 - Nuevas soluciones para blindaje: se ha desarrollado un panel balístico que ha superado el Nivel 2, según normativa aplicable, tras su ensayo en un centro acreditado. La configuración óptima consigue una reducción del peso de un 47% en relación con la solución de acero usada tradicionalmente. Asimismo, se ha llevado a cabo el desarrollo de la integración de los paneles multi-material en el buque, desarrollando soluciones de montaje modulares con mejor resistencia a la corrosión, reducción de costes de mantenimiento en su vida en servicio y aligeramiento del peso del buque. El siguiente paso sería alcanzar un nivel III en el ensayo balístico.
L6 - Nuevos sistemas avanzados para protección catódica: se desarrolló una nueva metodología de diseño y validación de sistemas de protección catódica activa y pasiva tanto para buques como para estructuras de soporte de aerogeneradores offshore basadas en el uso de software BEM (Boundary Element Method) que utilizan curvas reales basadas en ensayos específicos de laboratorio que permitieron calcular las ecuaciones de desgaste de la pintura y su factor de breakdown, la cinética de desgaste del ánodo, el efecto de la despasivación del buque en movimiento o el efecto en el potencial de las condiciones anaeróbicas como las que tienen lugar en un barco en muelle. Se desarrolló también un sistema de control activo para la protección catódica del casco de buques que está adaptado al comportamiento anaeróbico de la diferencia de potencial casco - agua en muelle para demostrar la importancia de un control adaptado a esta circunstancia y evitar situaciones de sobreprotección del casco que pudieran ocasionar una deslaminación catódica y la consecuente fragilización del casco por excesiva generación de hidrógeno ocasionada por una fuerte electrólisis.
