LADICIM colabora con CTC en la especialización inteligente de los procesos industriales en Cantabria
El Laboratorio de la División de Ciencia e Ingeniería de los Materiales de la Universidad de Cantabria participa en la línea de investigación del proyecto FUTCAN enfocada al uso de Inteligencia Artificial para virtualizar procesos de prototipado industrial
El Laboratorio de la División de Ciencia e Ingeniería de los Materiales (LADICIM) de la Universidad de Cantabria colabora con el proyecto FUTCAN, una iniciativa liderada por el Centro Tecnológico CTC enfocada en investigar y validar nuevas metodologías y tecnologías para mejorar la eficiencia, la competitividad y la sostenibilidad en la fabricación industrial.
FUTCAN cuenta con el respaldo de la Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Consejería de Industria, Empleo, Innovación y Comercio del Gobierno de Cantabria. Está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del Programa Operativo FEDER 2021-2027 para Cantabria, bajo la línea de subvención titulada ‘Ayudas para proyectos de investigación con alto potencial industrial de agentes tecnológicos de excelencia para la competitividad industrial TCNIC’.
La colaboración del LADICIM con la ‘Posición Estratégica de la Especialización Inteligente y Sostenible para las Fábricas del Futuro en Cantabria’ se centra en la utilización directa de la Inteligencia Artificial para virtualizar procesos de prototipado industrial. Se trata de una de las tres líneas de trabajo del proyecto, orientada especialmente al sector automotriz. Las otras dos comprenden el desarrollo de métodos para facilitar el acceso a la Inteligencia Artificial (IA) en entornos fabriles mediante Machine Learning, y la investigación de nuevos recubrimientos con nanomateriales que permitan la detección temprana y el monitoreo de la degradación en componentes y estructuras industriales.
Uno de los pilotos de FUTCAN es la optimización de los procesos de una inyectora de termoplástico, un equipo muy común en la industria automotriz que permite fabricar una amplia variedad de componentes y piezas con propiedades físicas y mecánicas muy diversas. Los avances tecnológicos que se logren permitirán reducir al menos un 20% el tiempo y los materiales empleados durante la producción, contribuyendo así a la eficiencia y competitividad del sector de la automoción en Cantabria.
En este contexto, la conexión de LADICIM con los pilares estratégicos de FUTCAN es directa. El Laboratorio acumula un extenso conocimiento sobre la poliamida, un termoplástico que se utiliza en la fabricación de piezas de ingeniería y componentes técnicos en las industrias automotriz, aeroespacial y de electrónica debido a sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la abrasión. Además, ha desarrollado diversas tesis y trabajos relacionados con este material y con equipos de inyección y cuenta con su propia inyectora industrial para llevar a cabo investigaciones y pruebas. A todo ello hay que sumar su amplia experiencia en el campo de la IA y del Machine Learning. Para el Centro Tecnológico CTC, esta combinación de conocimiento y experiencia convierten al LADICIM en un aliado estratégico para afrontar los desafíos de FUTCAN.
“El Laboratorio nos inspira muchísima confianza. No solo son expertos en materiales, sino que disponen de los equipos adecuados. Además, tienen capacidad para implementar con nosotros Machine Learning en los trabajos científicos y hacerlo con mucho rigor matemático. Ir de la mano con el LADICIM hace que los riesgos de este desafío sean menores”, destaca el Dr. Alejandro Pérez, gestor de proyectos I+D+i de CTC y coordinador de la iniciativa.
La importancia de los datos
FUTCAN ofrece al LADICIM la oportunidad de aplicar su conocimiento para optimizar procesos industriales más allá de la industria del metal, ámbito en el que ha desarrollado diversos proyectos con ese objetivo.
En el caso del proyecto FUTCAN, el Laboratorio aporta su experiencia y capacidad para generar datos reales y relevantes a partir de su inyectora industrial. La investigación, en este caso, se centrará en la fabricación de probetas normalizadas de tracción, con la particularidad de que cada lote se habrá fabricado modificando los diferentes parámetros de la máquina inyectora. En una segunda etapa, cada uno de los lotes producidos será caracterizado física y mecánicamente. Así, durante el proceso de inyección de la poliamida se recopilará información sobre los parámetros de fabricación y sobre las propiedades que se obtienen.
“Una inyectora es un equipo de gran complejidad en el que se pueden ajustar y controlar una gran cantidad de parámetros para optimizar el proceso de inyección y garantizar la calidad de las piezas producidas. Este hecho lo convierte en un proceso de fabricación ideal para el propósito del proyecto, ya que posibilita la generación de una gran cantidad de datos y por tanto facilitará la optimización del proceso”, explica el profesor Isidro A. Carrascal, director técnico del LADICIM.
La fabricación de componentes es el resultado de un meticuloso camino que implica múltiples etapas de ajuste y homogeneización. Hasta obtener el resultado deseado es necesario invertir tiempo y materiales, que se traducen en costes. Por ese motivo cobra tanta importancia la optimización de los parámetros que se aplicarán a la inyectora para fabricar la pieza con las propiedades deseadas.
“Definimos los parámetros de entrada para alimentar el modelo, los cuales vamos modificando sobre la inyectora. Por otro lado, se definen los de salida, que consisten -describe el profesor Carrascal- en las propiedades físicas y mecánicas medidas sobre la probeta resultante del proceso de inyección. La investigación nos permitirá obtener una matriz completa de datos que facilitaremos a CTC para sus futuros desarrollos”.
El siguiente paso corresponderá a los investigadores de CTC, que mediante técnicas avanzadas de modelado y análisis de datos podrán identificar los mejores parámetros de fabricación. “Tenemos que presentar a la Consejería de Industria un desafío factible, una propuesta viable, y por eso es tan importante que CTC y LADICIM vayan de la mano”, afirma Alejandro Pérez. “El sector automotriz es muy exigente, y una vez que logremos el piloto funcional de la inyectora, elaborado conjuntamente, podremos entrar en otros sectores con mayor facilidad gracias al amplio conocimiento del Laboratorio en el campo de la ciencia de materiales”.
Eficiencia, sostenibilidad y competitividad
Los datos que generará el Laboratorio serán cruciales para alimentar y calibrar los modelos de Machine Learning que CTC utilizará para optimizar el proceso de inyección. Implementar estas tecnologías avanzadas permitirá programar la máquina de manera precisa desde el principio, ahorrando tiempo y material para la fabricación del componente deseado.
El diálogo con los potenciales clientes es esencial para implementar mejoras en sus procesos industriales, pero los trabajos de FUTCAN se están desarrollando de manera confidencial. “Les explicamos los beneficios generales y nos comentan que podría conseguirse una reducción del 20% del material y el tiempo de producción, pero creemos que ese ratio aumentará una vez que se proteja la propiedad intelectual y se presente el producto finalizado”, puntualiza Alejando Pérez.
La reducción de tiempo y material contribuye a mejorar la eficiencia y la sostenibilidad y también desempeña un papel fundamental en la competitividad del sector automotriz para evitar penalizaciones por retrasos en la entrega de los componentes. “Los grandes fabricantes de componentes son exigentes con el cumplimiento de los plazos acordados y el mercado es altamente competitivo. Así que una mejora de los tiempos de fabricación es clave para el sector en Cantabria”.
