Una breve reflexión sobre los principios estructurales de las máquinas de la fábrica del futuro

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Ultraprecisión (para fabricar con 6Sigmas y tolerancias estrechas), ultra agilidad, propósito general, trasladables “al sitio” para procesar “sobre la posición de un producto voluminoso”, operables y mantenibles de forma fiable y amigable, etc. son solo algunas de las propiedades que deberán tener las máquinas para manufactura avanzada 4.0.


La razón es obvia: “construir sobre cimientos seguros”, y no basarnos únicamente en los aspectos más externos de colaborabilidad, integrabilidad e inteligencia.1
La idea es que sean como robots antropomórficos semiestáticos y más lentos.
El factor más estructural, desde dentro, es la naturaleza isostática o hiperestática de soportes, columnas, bancadas y vigas.
Lo que se pretende es que ocurra lo siguiente:
– Evitar pares de fuerza en las uniones, y sustituir empotramientos por giros libres y retículas (celosías).
– Que existan desplazamientos relativos que puedan evitar la transmisión de deformaciones entre los elementos estructurales (cuando trabajan a flexión, tracción o compresión).
– Procurar el máximo trabajo posible por tracción o compresión (como en la cinemática paralela),y en la segunda, diseñar secciones huecas anti-pandeo.
– Cumplido lo anterior, como el isostatismo es mucho más determinista que el hiperestatismo (pues aquél se basa en leyes básicas de estática-geometría, y no en cálculo de esfuerzos por las ecuaciones de optimización energética de Euler-Lagrange), podemos tener una medición permanente y selectiva por “laser-tacker” de la deformación estructural individual, y unas matrices de transformación de S y S, S fácilmente modelizables y prácticamente lineales, que aplicaría el CNC de forma mas sencilla a la corrección activa y predictiva del TCP (tool counter point).
Con este concepto estructural basado en lo isostático, logramos, pues, una precisión mucho mayor en los Sigmas de fabricación y, lo que es más importante, repetibilidad, especialmente en una máquina “movible de sitio” en las que las estructuras hiperestáticas tienden a acumular deformaciones permanentes.
Quiero resaltar que compensar una K menor (1) con mucha menos masa, para así dar una frecuencia básica natural de oscilación alta es esencial, pues en las estructuras isostáticas la amplitud de los modos de vibración es mayor (aunque sean mucho más estables y predecibles). Se pueden paliar, en parte, colocando dampers (ver FIG.) en los desplazadores, pero lo mejor es evitarlo en origen.
Finalmente, está el precio. Estas máquinas son, sin duda, considerablemente más caras (usan materiales avanzados, tienen mecanismos de interface entre los elementos estructurales para sustituir soldaduras y empotramientos, y su estructura combina lo prismático con lo piramidal, pero también son mucho más fiables, repetibles, precisas, y trasladables al “sitio del producto”. Quien decida invertir en ellas, debe saber que su territorio tiene que ser, entonces, el de productos con alto valor añadido tecnológico en series ultracortas o unitarias.


Javier Borda Elejabarrieta, Dr. I.I., Msc. y MBA; Presidente y C.E.O. de Sisteplant. Profesor de la ETSII de Bilbao (Aula Aeronáutica) y de la Universidad Juan Carlos I, (logística para Defensa).


 

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