SISTEMAS DE CONTROL INTELIGENTE APLICADOS A TRANSFORMACIÓN. 24 de Octubre de 2013 Cerdanyola del Vallès

Transcripción

1 SISTEMAS DE CONTROL INTELIGENTE APLICADOS A PROCESOS AVANZADOS DE TRANSFORMACIÓN Soluciones para moldes de plástico 24 de Octubre de 2013 Cerdanyola del Vallès

2 Quiénes Somos Centro Tecnológico especializado en TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES I+D INDUSTRIAL Generación de tecnología propia de producto y proceso EXPLOTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Valorización Tecnológica Desarrollo de Negocio Creación de empresas de base tecnológica TRANSFERENCIA DEL CONOCIMIENTO Aplicaciones avanzadas orientadas a mercado Asistencia técnica a la industrialización Servicios de soporte a la innovación Formación Más de 30 años al servicio de la Industria

3 Nuestras soluciones en estrategias de innovación INTELIGENCIA COMPETITIVA Estudios de vigilancia tecnológica(vt) Vigilancia competitiva Protección de la propiedad industrial Estudios de patentes Plataformas VT on-line a mida EMPRENDEDURÍA Planes de negocio Reorientación estratégica Análisis de mercados Búsqueda de financiación Valorización de tecnologías Innovación Gestión Estrategia GESTIÓN DE LA INNOVACIÓN Gestión de ayudas públicas Diagnósticos de innovación Implantación de departamentos de I+D+I Gestión de la cartera de proyectos Asesoramiento en deducciones para I+D+I, Patent Box y Medio Ambiente Coaching en innovación y creatividad CONSULTORÍA DE GESTIÓN INDUSTRIAL Gestión de la innovación según UNE Gestión de la calidad según ISO 9001 Gestión medioambiental según ISO Implantación del lean manufacturing Hacemos EFICIENTE su INNOVACIÓN

4 CONOCIMIENTO Centro Tecnológico especializado en TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES Desarrollo de nuevos productos y simulación Materiales Nanotecnología Industrial Composites Materiales poliméricos, férricos, aleaciones ligeras, biomateriales y hormigones de alta resistencia TICs aplicadas a la industria Robótica y Mecatrónica Sistemas inteligentes y empotrados Sostenibilidad Industrial Producto, procesos y edificios energéticamente eficientes Tecnologías de Proceso y Fabricación Inyección Rapid Manufacturing Fabricación Avanzada Tecnologías industriales de ultrasonidos Microtecnologías Fundición y deformación metálica Sistemas de Posicionamiento y Navegación Outdoor: (ITS: GPS, Galileo, EGNOS Indoor: LBS Software y comunicacions para las anteriores aplicaciones

5 SECTORES Transferencia tecnológica para poner el conocimiento en el MERCADO TRANSPORTE automoción (incl. movilidad eléctrica), ferroviario, aeronáutico CONSTRUCCIÓN Nuevos sistemas constructivos, iluminación ENTORNOS INTELIGENTES smart city, agro,... SALUD Dispositivos médicos, equipamiento y aplicaciones TIC BIENES DE CONSUMO PACKAGING EQUIPOS INDUSTRIALES Y ENERGÍA sistemas ópticos sistemas de almacenamiento de energía TRANSFORMACIÓN DE PLÁSTICO Y METAL Soluciones multisectoriales con alto contenido tecnológico

6 Algunos de nuestros CLIENTES La industria, nuestro FUTURO

7 TECNOLOGÍA made in Spain I+D aplicada para generar TECNOLOGÍA PROPIA MICROMOLDEO COMPOSITES usm TM UltraSonic Moulding ump TM Ultrasonic Micro-Pultrusion reinforced composites RAPID MANUFACTURING unm TM Ultrasonic NanoCompound udm TM Ultrasonic Moulding Deposition Modelling TECNOLOGÍA TRANSFORMACIÓN NANOTECNOLOGÍA DE PLÁSTICO ctf TM Catechollic Thin-films with ebit TM Extrusion Blow Moulding hydro-oleophobic properties Injection Technology enc TM Catechollic Nano- ÓPTICA Encapsulation adhesive capsules QPO lenses TM technology to produce for micro-nano active materials and control high quality polymeric lenses PROCESADO ALEACIONES LIGERAS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA ula TM Ultrasonic Light Alloys processing uhss TM Ultra-high-strength concrete reinforced with steel fibres 48 patentes, 5 EBTs, 3 acuerdos de licencia de tecnología

8 Ascamm: del origen industrial a un futuro basado en el conocimiento Technology that makes sense Integración del dlctae Ascamm Girona Integración del imat Tecnología made in Ascamm Constitución de la Fundación Privada Intensificación en I+D+I Inicio de actividades del Centro Tecnológico en el PTV Constitución de la Asociación Empresarial Highlights 12,6 millones de ingresos 165 personas 48 Patentes 5 Spin-off Companies 16 High-tech Products 200 empresas en 100 proyectos de I+D 5 Unidades d Conjuntas de Investigación ió

9 SISTEMAS DE CONTROL EN MOLDES DE INYECCIÓN

10 Por qué sensorizar moldes? Para la transformar plásticos por inyección es necesario que ocurran durante el proceso dos cambios de fase: - El primero en la unidad de plastificación, donde el material pasa de sólido a fundido. - El segundo dentro de molde, donde el plástico fundido solidifica.

11 Por qué sensorizar moldes? Del primer cambio de fase tenemos gran cantidad de información, ya que ocurre en la máquina, sabemos - a qué temperatura está el material - aqué velocidad d gira el husillo - qué cantidad de material vamos a inyectar, - a qué velocidad vamos a hacerlo - y qué presión necesita la máquina para hacerlo

12 Por qué sensorizar moldes? Del segundo cambio de fase, el que ocurre en el molde, donde se forma la pieza definitiva, sabemos directamente, nada. sólo tenemos medidas indirectas: - lo que nos dice la máquina - lo que nos dicen periféricos como los atemperadores

13 Por qué sensorizar moldes? Y todo eso a pesar de que sabemos que en el interior del molde están pasando cosas, por ejemplo grandes pérdidas de presión y de temperatura en el plástico

14 Por qué sensorizar moldes? Para poder controlar mejor lo que ocurre dentro del molde, nos queda el recurso de la sensorización del molde. Esto es lo que llamamos un molde inteligente, el que es capaz de transferir información directa de lo que pasa en su interior a un sistema externo.

15 Por qué sensorizar moldes? Los sensores más comunes que se implementan dentro del molde son los que miden: - Presión directa en cavidad - Presión indirecta en cavidad (p.ej. detrás de un expulsor) - Temperatura por TC (termopar) - Temperatura por IR (infrarrojos) - Sensores combinados de P-T

16 Cómo sensorizar moldes?

17 Cómo sensorizar moldes?

18 Cómo sensorizar moldes?

19 Tipo y posicionamiento de sensores

20 Tipo y posicionamiento de sensores

21 Tratamiento de la información Una vez que tenemos la información directa de lo que pasa en el molde, como por ejemplo la variación de la presión en el interior de la cavidad cuando estamos inyectando, qué hacemos con ella? qué se puede hacer para mejorar el proceso? me da alguna ventaja?

22 Tratamiento de la información Hay diferente maneras de tratar los datos de las medidas de los sensores de moldes: - Directamente actuando en la máquina, por ejemplo conmutando por presión interior de molde. - Introduciendo un dispositivo más que tome la información y la utilice para crear reglas o tomar decisiones acerca del proceso como los prototipos desarrollados en algunos proyectos en los que Ascamm y Plastia han participado.

23 Bienvenida Desde 2007 hasta 2013

24 1. Incorpora datos al molde de forma permanente: planos del molde, lista de materiales, pautas de mantenimiento preventivo 2. Añade datos concretos de cada ciclo: temperaturas, presiones, validación de pieza 3. En modo aprendizaje, los datos generan un modelo de diagnóstico. En modo autónomo puede actuar sobre el proceso, en tiempo real Bienvenida

25 Tratamiento de la información Realmente puede ayudarnos al controlar y mejorar la optimización del proceso de inyección? Bienvenida

26 Tratamiento de la información Creemos firmemente que sí en: - la fase de diseño: simulación -elset-up del molde y puesta en marcha del proceso - el control de calidad de piezas - la gestión de la información vinculada a la vida del molde: planos, modificaciones, mantenimiento, etc. - la trazabilidad de las piezas inyectadas

27 Fase de diseño: simulación En una simulación reológica no fijamos en puntos importantes del proceso de inyección como: - Posición y tamaño de la/s entrada/s - Análisis de la fase de llenado - Análisis de la fase de compactación - Análisis i de larefrigeración fi ió - Efecto de las contracciones - Análisis de las deformaciones de la pieza Bienvenida

28 Fase de diseño: simulación Pues además de todo esto podemos simular los datos de sensores virtuales en la cavidad del molde, que nos ayudarán a elegir el tipo y su posición para prever posibles problemas en el proceso real de inyección. Bienvenida

29 Set up del molde Mejoras desde la sensorización Fase de desarrollo Fase de puesta en marcha (moldes nuevos) (moldes en producción) Diseño y fabricación de utillajes inteligentes Búsqueda de parámetros de proceso óptimos Adquisición de datos y control del proceso Interpretación de la información para la realización de los ajustes necesarios Implementación de sensores Información técnica y características d máquina Comunicacion entre máquina y utillaje Desarrollo de algoritmos fáciles de utilizar Los últimos estudios hablan de un ahorro de un 15% en tiempo Bienvenida

30 Control de calidad Gracias a los desarrollos actuales, existen algoritmos, algunos en el mercado y otros a punto de estarlo, basados en los denominados CBR s (Case Based Reasoning). Son sistemas que aprenden en las puestas en marcha de moldes y que crean modelos matemáticos basados en las variables derivadas de las medidas de sensores y también de máquina y que después son capaces de discernir si las piezas están dentro de los parámetros establecidos o no y avisarnos si detectan t anomalías. Una de las variables más utilizadas en este tipo de algoritmos es la medida de presión en cavidad. Bienvenida

31 Gestión de la información del molde Los dispositivos de control de la medida de los sensores de molde suelen se verdaderos ordenadores de a bordo para el molde, lo que permite almacenar en ellos información de todo tipo que pueda ser útil para moldistas e inyectadores. Prototipo final del dispositivo emold Bienvenida

32 Trazabilidad Estos dispositivos de control también pueden estar asociados a otros marcadores electrónicos tipo IMET que se utilizan para marcar piezas (fechas, códigos, etc) y son capaces de vincular cada pieza con todos los datos referidos al molde y al proceso en que se transformó. Bienvenida

33 Bienvenida UN CASO REAL

34 EBIT El problema Solución actual Solución EBIT Control proceso. Sensorización de molde

35 El problema

36 Solución actual Diseño y construcción de moldes de inyección

37 Solución actual Inyección de las piezas

38 Solución actual Almacenamiento y logística

39 Solución actual Transporte a la planta/área de soplado

40 Solución actual Soplado del tubo

41 Solución actual Soldadura de las piezas inyectadas al tubo soplado

42 Solución EBIT Partners del proyecto ABM Moldes: Coordinador del proyecto Mateu Sole, Plastia y SOGEFI partners Fundación ASCAMM promotor centre de I+D y partner del Fundación ASCAMM promotor, centre de I+D y partner del proyecto

43 Solución EBIT Objetivo general del proyecto El proyecto EBIT centra sus esfuerzos en la creación de una nueva e innovadora tecnología de transformación, multiproceso, multimateriales, reconfigurable y inteligente que combina diversas tecnologías de transformación como la Extrusión Soplado y la Inyección de termoplásticos, en una sola fase o etapa de transformación así como la electrónica o mecatrónica más avanzada.

44 Solución EBIT TECNOLOGÍA EBIT

45 Solución EBIT LOGÍA EBI IT TE ECNO SOPLADO EXTRUSIÓN O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O EOE B I T INYECCIÓN SUCCIÓN

46 Solución EBIT

47 Solución EBIT Diferentes tipos de pieza para aplicación de la tecnología EBIT

48 Control proceso. Sensorización Sistema Ebit Box (Soplado) Temperatura Material (Inyección) Temperatura de cavidad (Soplado) Presión enpared pared. Relación presión espesor plástico. (Inyección) Presión plástico en cavidad Gestión de la transferencia a un PC central para Postproceso de datos Post proceso información

49 Control proceso. Sensorización Sistema de sensores empotrados en el molde permiten: 1. Lectura de temperaturas t reales en el proceso de inyección ió 2. Lectura de temperaturas reales en el proceso de soplado 3. Lectura de presiones reales en la inyección 4. Lectura de presiones reales en el soplado Esta sensórica nos permite tener una correlación en la parametría para poder evaluar el proceso productivo. Saber si las presiones y temperaturas de soplado son correctas y dar señal para la inyección o bien si no son correctas parar el proceso y dar pieza de soplado como no correcta y evitar la inyección.

50 Control proceso. Sensorización Desarrollo, validación e implementación de una caja de control de los valores recogidos por los sensores embebidos bid en el molde: Ebit Box. En ella se encuentran las tarjetas de adquisión de datos así como los amplificadores de los sensores

51 Control proceso. Sensorización En cuanto a las pantallas de interface con el usuario, son fácilmente configurables y modificables:

52 Control proceso. Sensorización A nivel de sensórica, se han instalado en el molde diferentes sensores para cumplir diferentes objetivos: - Un sensor de presión (baja presión y alta precisión) para controlar la presión de la fase de soplado en cavidad: con las lecturas de este sensor, se puede determinar si el tubo ha sido soplado correctamente o no, además de caracterizar el proceso desde el punto de vista de la presión entre el molde y la pieza de plástico. Ubicación del sensor en el molde y marca en la pieza

53 Control proceso. Sensorización -Unsensor de temperatura para la fase de soplado. Este sensor nos permite determinar el momento óptimo en que sobreinyectar, reduciendo así el tiempo de ciclo y pudiendo obtener un compromiso entre la calidad del proceso de sobremoldeo en sí y la adherencia de ambos materiales (extrusión e inyección). Marca en la pieza del sensor de temperatura de la fase de soplado

54 Control proceso. Sensorización - Un sensor doble, de presión y temperatura, para controlar la fase de inyección. El control del proceso de sobreinyección es muy importante, sobre todo el de la presión de inyección en la cavidad para asegurar que el tubo soplado no sufre daños durante este segundo paso del proceso Marca en la pieza del sensor de la fase de inyección

55 Control proceso. Sensorización Una vez se ha conseguido comprobar que la nueva tecnología EBIT funciona y que los resultados, tanto de la calidad de extrusión-soplado del tubo como de la sobreinyección y de la adhesión de materiales es correcta e incluso puede superar las expectativas, se ha comenzado la adquisición de datos para la caracterización del proceso y la toma de decisiones a partir de las lecturas de sensores.

56 Control proceso. Sensorización En primer lugar se ha conseguido automatizar el proceso partiendo de los datos del sensor de presión en la fase de soplado. A partir de las lecturas de este sensor se puede determinar si el tubo seha soplado correctamente y por tanto si puede sobreinyectarse o no. Error de soplado Pieza soplada correctamente

57 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Alfonso Sánchez