12 conclusiones clave para la automatización de la soldadura

La mayoría asocia robots y cobots con la automatización. Sin embargo, cosas como tractores, cerradoras, sistemas de soldadura circular, posicionadores y otras tecnologías similares brindan opciones de automatización difíciles cuando la capacidad de programación flexible de un robot no está disponible.

Nota del editor: lo siguiente se basa en "Cómo agregar automatización a su negocio", un panel de discusión organizado por la American Welding Society en FABTECH 2022, del 8 al 10 de noviembre de 2022, Atlanta.

La automatización se encuentra en un punto de inflexión en la industria de la soldadura debido a una convergencia de factores. Para profundizar en cómo las empresas pueden aprovechar la automatización, la Sociedad Estadounidense de Soldadura (AWS) abordó el tema con cuatro expertos de la industria de la automatización:

Tuve el placer de moderar este panel de discusión. Para explorar más a fondo la automatización, hicimos un seguimiento con estas personas. Los siguientes son 12 puntos clave de nuestra conversación.

La automatización puede ser dura (a veces llamada automatización fija o soldadura mecanizada) o flexible (lo que implica la flexibilidad de la programación). La automatización dura incluye cosas como tractores, cerradoras, sistemas de soldadura circular, posicionadores y otras tecnologías similares que carecen de la capacidad de programación flexible de un robot.

"Los tractores son un gran ejemplo de automatización dura", dijo Gilgenbach. "Si tiene una soldadura larga y recta, los tractores pueden reducir la variación y la cantidad de arranques y paradas, lo que puede ser un área común para que ocurra un defecto de soldadura".

La automatización flexible se puede dividir en celdas robóticas prediseñadas o celdas robóticas personalizadas. Las celdas prediseñadas suelen tener un excelente precio y pueden soldar una variedad de piezas. Las celdas diseñadas a medida generalmente se diseñan en torno a una pieza o una familia de una pieza, además de que pueden ofrecer funcionalidad adicional y acomodar piezas más grandes.

"Ahora hay una tercera categoría de automatización y son los robots colaborativos o cobots", dijo Gilgenbach. Un cobot puede comprender una mesa o carro de soldadura para soportar un brazo robótico, y el brazo puede guiarse manualmente para crear una ruta de soldadura. Un cobot también incluye funciones para programar el robot de forma intuitiva, así como los componentes del sistema de soldadura o corte por plasma.

"La brecha de habilidades, la brecha entre las tareas que debemos realizar y las habilidades de la fuerza laboral disponible, crea la necesidad de sistemas de robots y cobots fáciles de usar que se puedan implementar rápidamente", dijo Komljenovic.

Roda estuvo de acuerdo. "Si el operador del cobot está familiarizado con computadoras y tabletas, eso es útil; pero ahora, su soldador manual de 59 años puede enseñarle al robot guiando el brazo a través de la ruta de soldadura deseada. No necesita un ingeniero fuera de línea para crear los caminos".

El consenso abrumador fue que la automatización crea oportunidades profesionales.

A medida que crece el uso de robots en la industria de la soldadura, los expertos en automatización creen que hay una docena de cosas que los talleres deben considerar al considerar la automatización en la soldadura. Imágenes: American Welding Society

"Los robots son fundamentales para el éxito de cualquier instalación de fabricación en los Estados Unidos. Con la automatización para aumentar la productividad, puede aprovechar más oportunidades y eso crea más puestos de trabajo", dijo Finazzo. "Cuando visito a los clientes, siempre les pregunto dos cosas: '¿Qué lo mantiene despierto por la noche?' y '¿Cuál es su plan de automatización?' Ya no se discute si las empresas pueden o no continuar haciendo las cosas manualmente. Cuando eso sucede, tienden a reducirse muy rápido. La pregunta es qué tan rápido desea adoptar la automatización y cuál es su plan".

"Todas las habilidades que tienen nuestros grandes soldadores son transferibles a la soldadura automatizada. Simplemente se van a usar de una manera diferente", agregó Gilgenbach.

No dejes que lo perfecto sea enemigo de lo bueno.

"Una célula robótica prediseñada podría cumplir con el 90 % de sus criterios, y el 90 % es mejor que cero", dijo Finazzo.

Komljenovic estuvo de acuerdo y señaló que estos sistemas celulares son una puerta de entrada al crecimiento. "Cuando las empresas vean el éxito del primer sistema robótico, cuando obtengan respuestas a las incógnitas, descubrirán muy rápidamente cómo crecer a partir de ahí".

"Los cobots reducen la barrera para las pequeñas y medianas empresas", agregó Rhoda. "Incluso las empresas muy grandes que tienen una gran variedad de aplicaciones de bajo volumen son excelentes candidatas para los robots colaborativos. La belleza de la soldadura robótica colaborativa es que las empresas pueden recibir su cobot unas pocas semanas después de realizar el pedido. Cuando llega a su plataforma de carga, puede cortar la envoltura retráctil por la mañana y soldar en producción por la tarde".

Komljenovic señaló que existe una tendencia general con respecto a la automatización, donde las empresas quieren tomar su problema más complejo y automatizarlo porque tienen dificultades con las personas que brindan la calidad requerida.

"Por favor, no use su parte más compleja para comenzar su viaje de automatización", dijo. "El enfoque correcto es obtener una victoria rápida, luego asegurarse de tener un campeón de automatización que haga avanzar esa victoria. De esa manera, creará confianza en la automatización".

"Busque partes que sean repetibles, donde tenga un buen proceso o esté seguro de que puede desarrollar un proceso", agregó Gilgenbach. "Entonces los robots pueden ayudarlo a mejorar la productividad".

Rhoda, que ha estado trabajando con robots desde la década de 1980, estuvo de acuerdo. "El lugar correcto para comenzar es con esos subensamblajes simples y mundanos que también son los más aburridos para el operador. Cambie esas tareas a la automatización de soldadura".

Los talleres deben identificar a una persona clave, un "campeón de la automatización", que se convertirá en un experto en programación, operación, mantenimiento, resolución de problemas y enseñanza a otros.

"Quiero reforzar el punto sobre tener un campeón de automatización", dijo Gilgenbach. "Parte de nuestro trabajo como proveedores de automatización es ayudar a preparar a las organizaciones para su nuevo compañero de equipo robótico. Para una implementación exitosa, tenemos que identificar a una persona de contacto que se encargará de la programación, la operación, el mantenimiento, la resolución de problemas y la enseñanza a otros".

"El ingrediente clave para un campeón es el deseo", dijo Rhoda. "Por ejemplo, había un fabricante de puentes en Connecticut [with] un molinillo de 19 años de nivel de entrada intrigado con el cobot en orden. Quería aprenderlo y ser ese campeón.

"Ahora ha aumentado su nivel de habilidad hasta el punto de producir soldaduras estructurales de puentes con certificación D1.5 con el cobot, lo que demuestra que los campeones pueden provenir de cualquier lugar dentro de una organización".

Todos reportan a alguien, por lo que es importante ser consciente de los costos y justificar un gasto de capital, pero la mentalidad del ROI ha cambiado.

"La calidad del producto que estás produciendo ahora es más importante", dijo Finazzo.

Como resultado de la escasez de mano de obra calificada, las empresas no tienen la capacidad adicional para dar cuenta de la chatarra. Con los costos vertiginosos de los materiales, la chatarra duele aún más.

“Si eres un proveedor automotriz, debes tener 100% de calidad”, continuó. "Las empresas deben asignar un valor a la calidad. También hay un valor por la oportunidad perdida".

Gilgenbach hizo hincapié en calcular el costo de la oportunidad perdida. "Anteriormente, la recuperación podría haberse basado en el salario por hora o la tasa de carga. Ahora son los trabajos que no vas a obtener porque no tenías la capacidad, o tu tiempo de entrega era demasiado largo. Creo que esa es una clave cambio en la forma en que las personas ven la recuperación de la automatización".

"Por lo general, hay una relación de ahorro de 3 a 1 con la soldadura automática frente a la semiautomática, pero a menudo hay ahorros de calidad que son más difíciles de reconocer", dijo Rhoda. "Por ejemplo, hay un exceso de soldadura desenfrenado, como cuando el WPS requiere una soldadura de filete de ¼ de pulgada, pero el operador realiza una soldadura de 5/16 de pulgada. Hay grandes ahorros posibles con la automatización, no solo en el material y la mano de obra pero con la eliminación de la distorsión y el trabajo adicional de posprocesamiento".

"El costo de las herramientas suele ser la mayor barrera para que un cliente pueda avanzar con la automatización", dijo Finazzo.

"Las herramientas siempre son más caras de lo que nadie quiere que sean. Esa es la naturaleza de la bestia", agregó Komljenovic.

Considere las herramientas y sus otras necesidades cuando evalúe a un socio de automatización, aconsejó Gilgenbach. "¿Va a comprar una celda de un socio y luego comprar herramientas personalizadas en otro lugar? ¿Ya tiene herramientas modulares en su taller y solo necesita la celda robótica? ¿Va a querer un socio que diseñe las herramientas con usted, ¿instala todo, hace la programación y la primera vuelta? Creo que es importante entender el nivel de apoyo que vas a necesitar".

Rhoda agregó que parte del atractivo de un cobot y las celdas prediseñadas equipadas con plataformas giratorias y accesorios modulares es que eliminan gran parte del costo adicional y el tiempo de ingeniería que era una barrera para la automatización.

La automatización fuerza mejoras en los procesos anteriores.

"El corte por plasma controlado por CNC, el corte por láser y las prensas plegadoras permiten la automatización porque le presentan al robot piezas consistentes", dijo Rhoda. "Antes de automatizar, pregúntese si tiene buenos procesos ascendentes. Si no, concéntrese en esos primero".

"No se puede gastar suficiente dinero en procesos upstream", agregó Finazzo. "No intente pasar por alto esas mejoras y compensar sus deficiencias con la automatización. Busque un socio de automatización que pueda ayudarlo a controlar las tolerancias de las piezas que ingresan a la celda y tendrá mucho más éxito".

Una vez que una empresa introduce la automatización, su alta precisión y repetibilidad revelarán de inmediato cuellos de botella en la productividad aguas arriba y aguas abajo de la celda automatizada.

"Uno de mis libros favoritos se llama 'The Goal'", dijo Rhoda. "Ahora es un libro clásico que trata sobre la teoría de las restricciones y cómo establecer el ritmo de su fábrica en función de saber dónde están los cuellos de botella y abordarlos".

"La visión y otros sistemas de detección, combinados con mejores algoritmos de toma de decisiones y aprendizaje automático, nos permiten implementar robots de manera más rápida e inteligente", dijo Komljenovic. "Elegir aplicaciones que eran complicadas hace unos años ahora es pan comido".

"La tecnología de visión 2D y 3D es muy fácil de adoptar ahora", agregó Finazzo. "Debido a que cuestan menos y son fáciles de configurar, ahora puede darse el lujo de explorar y decir: 'Resolví este problema y puedo reducir los costos aquí, así que puedo gastar más allí'".

AWS y la Association for Advancing Automation (A3) tienen estándares para la seguridad de robots y cobots.

"Para acelerar la adopción, debe asegurarse de que se hará de manera segura", dijo Finazzo. "Aunque un cobot tiene medidas de limitación de potencia y fuerza, existe un proceso exhaustivo de evaluación de riesgos. La capacitación también es parte de las tácticas de mitigación".

"Debido a que no hay cerca ni barrera de luz, la gente se pregunta si los cobots son seguros. La respuesta es sí", dijo Komljenovic. "Sin embargo, aún tiene un soplete al final del brazo del cobot. ¿Qué tan seguro es un soplete caliente? Bueno, es tan seguro como cuando está soldando a mano. Es por eso que necesita elegir un socio de automatización que lo ayude entender cómo evaluar el riesgo".

Las empresas de los expertos invierten en programas que llegan a las instituciones educativas, crean programas de tutoría y ofrecen oportunidades educativas para aumentar las habilidades de automatización.

"Cuando piensas en el retorno de la inversión de una corporación, ese es realmente el retorno de la inversión de un país: dar