Cómo Sodecia optimizó sus grippers robóticos con HP Jet Fusion
En una celda automatizada, el robot no interactúa directamente con el producto. Esa función corresponde al gripper o efector final instalado en el extremo del brazo.
Estos sistemas deben sostener, mover y posicionar componentes con precisión durante operaciones como soldadura por puntos, soldadura MIG y colocación de remaches.
Sodecia buscaba reducir el peso, el tiempo de fabricación y los costos de sus grippers de aluminio. Para lograrlo, colaboró con el equipo de aplicaciones de HP y rediseñó la estructura utilizando HP Multi Jet Fusion, la HP Jet Fusion 5200 Series 3D Printing Solution y HP 3D High Reusability PA 12.
El reto: grippers con 30 días de entrega
Sodecia obtenía sus grippers a través de proveedores externos con tiempos de entrega cercanos a 30 días.
Estos dispositivos eran utilizados para sostener componentes automotrices de gran tamaño durante operaciones críticas.
Un ejemplo era la manipulación de marcos de puerta durante la soldadura por puntos, donde el posicionamiento debe mantenerse con precisión.
La dependencia de proveedores generaba:
- Plazos prolongados.
- Costos logísticos.
- Impuestos de importación.
- Inventario de refacciones.
- Riesgos por interrupciones internacionales.
- Menor flexibilidad ante cambios.
- Grippers pesados fabricados con perfiles de aluminio.
HP Jet Fusion 5200 para producción industrial
Sodecia utilizó una HP Jet Fusion 5200 Series para fabricar estructuras funcionales mediante HP Multi Jet Fusion.
La plataforma permitió producir piezas:
- Ligeras.
- Personalizadas.
- Modulares.
- Ajustables.
- Con geometrías aligeradas.
- Capaces de integrar funciones.
- Adecuadas para aplicaciones industriales.
La imagen de la página 2 muestra los nuevos brazos negros impresos con estructuras tipo panal integradas dentro del gripper, combinados con perfiles metálicos y sistemas neumáticos.
Rediseño del gripper de aluminio
El proyecto no consistió únicamente en copiar la geometría convencional.
Sodecia y HP revisaron la estructura para aprovechar las capacidades de la manufactura aditiva.
Esto permitió:
- Reducir masa.
- Incorporar estructuras abiertas.
- Mantener rigidez.
- Simplificar ensambles.
- Facilitar el reemplazo de brazos.
- Reducir la cantidad de sujetadores.
- Adaptar la geometría a la pieza manipulada.
La manufactura aditiva aportó mayor valor al rediseñar el sistema alrededor de su función.
HP 3D High Reusability PA 12
El material seleccionado fue HP 3D High Reusability PA 12.
Su combinación de rigidez, precisión y resistencia permitió fabricar elementos estructurales para los grippers.
La selección del material debía asegurar que los componentes mantuvieran:
- Rigidez suficiente.
- Precisión dimensional.
- Resistencia durante ciclos repetitivos.
- Estabilidad en el entorno industrial.
- Compatibilidad con interfaces metálicas.
- Durabilidad frente a manipulación y mantenimiento.
Rigidez validada para la aplicación
Una de las primeras preguntas era si un componente polimérico podía ofrecer la rigidez necesaria.
El equipo de ingeniería de aplicaciones de HP desarrolló y validó la geometría para asegurar que el gripper cumpliera los requerimientos de uso.
El resultado permitió sustituir determinadas estructuras de aluminio sin comprometer la función del sistema.
Diseño modular y ajustable
Los grippers fueron diseñados para ser modulares.
Los brazos pueden reemplazarse y ajustarse de manera más sencilla, lo que facilita:
- Mantenimiento.
- Cambios de producto.
- Reparación.
- Reconfiguración.
- Sustitución de secciones dañadas.
- Reducción de tiempos muertos.
La modularidad evita que una falla localizada obligue a reemplazar todo el efector final.
De 30 días a menos de dos semanas
La combinación de diseño digital y fabricación local redujo el tiempo de suministro de aproximadamente 30 días a menos de dos semanas.
Este cambio permitió disminuir:
- Tiempo de fabricación.
- Transporte.
- Espera de proveedores.
- Errores de entrega.
- Modificaciones posteriores.
- Riesgo de retrasos.
La red de manufactura digital de HP también permitió producir los componentes más cerca del lugar de uso.
Ahorro en impuestos de importación
Al fabricar los grippers localmente en Canadá, Sodecia evitó alrededor de 5 % de impuestos de importación.
El ahorro documentado fue cercano a 1,000 dólares por gripper.
Este dato muestra que el costo total no depende únicamente del precio de la pieza. También incluye:
- Transporte.
- Aduanas.
- Tiempo administrativo.
- Inventario.
- Modificaciones.
- Riesgos de abastecimiento.
Menor peso para mejorar el desempeño del robot
Reducir el peso del efector final genera beneficios en toda la celda.
Un gripper más ligero puede permitir:
- Utilizar robots de menor capacidad.
- Aumentar la carga disponible.
- Reducir la inercia.
- Disminuir el consumo energético.
- Simplificar el transporte.
- Reducir el espacio ocupado.
- Mejorar la aceleración y desaceleración.
Sodecia también identificó la posibilidad de integrar dispositivos para cambio de tapas de soldadura directamente en el gripper.
Menor consumo energético
La masa instalada en el extremo del robot afecta la energía requerida para mover el sistema.
Cuando el efector es más ligero, el robot necesita menor esfuerzo para acelerar, frenar y cambiar de dirección.
En líneas con miles de ciclos diarios, esta reducción puede contribuir a mejorar la eficiencia energética de la operación.
Menor inventario de refacciones
La fabricación digital redujo la necesidad de mantener grandes cantidades de repuestos almacenados.
En lugar de conservar múltiples versiones físicas, Sodecia puede mantener los archivos digitales y producir los brazos cuando sean necesarios.
Este modelo puede reducir:
- Espacio de almacén.
- Capital inmovilizado.
- Riesgo de obsolescencia.
- Refacciones importadas.
- Cantidades mínimas.
- Costos de mantenimiento del inventario.
Menos sujetadores y menor complejidad
HP MJF también permite consolidar componentes.
En futuras versiones, Sodecia puede reducir el número de sujetadores y elementos individuales.
Esto puede aportar:
- Menor tiempo de ensamble.
- Menos piezas por controlar.
- Reducción de puntos de falla.
- Instalación más sencilla.
- Menor mantenimiento.
- Mayor repetibilidad.
Aplicaciones de HP MJF en automatización
Además de grippers completos, HP Multi Jet Fusion puede utilizarse para producir:
- Dedos robóticos.
- Superficies de contacto.
- Soportes para sensores.
- Guías de cables.
- Cubiertas.
- Adaptadores.
- Nidos de ensamble.
- Jigs y fixtures.
- Interfaces de cambio rápido.
- Conductos neumáticos.
- Protectores.
- Refacciones bajo demanda.
Beneficios obtenidos por Sodecia
La implementación permitió:
- Reducir el plazo de 30 días a menos de dos semanas.
- Ahorrar cerca de 1,000 dólares por gripper.
- Reducir peso.
- Disminuir inventario.
- Simplificar mantenimiento.
- Fabricar localmente.
- Reducir costos logísticos.
- Mejorar sostenibilidad.
- Facilitar cambios de diseño.
- Disminuir la dependencia internacional.
Conclusión
Sodecia utilizó HP Jet Fusion 5200 Series, tecnología HP Multi Jet Fusion y HP 3D HR PA 12 para rediseñar grippers robóticos utilizados en procesos de manufactura automotriz.
La solución permitió sustituir determinadas estructuras de aluminio por componentes ligeros, modulares y ajustables.
El tiempo de entrega disminuyó de 30 días a menos de dos semanas, mientras que la fabricación local generó un ahorro aproximado de 1,000 dólares por gripper en costos de importación.
En Shift 3D ayudamos a empresas automotrices y de automatización a evaluar aplicaciones de HP Multi Jet Fusion para grippers, herramientas de fin de brazo, fixtures y refacciones industriales.
Correo: info@shift3d.mx
Sitio web: www.shift3d.mx