Hace más de cuatro años, Vision Plastics, con sede en Delavan (Wisconsin), comenzó a fabricar pequeñas lentes y soportes para fijar y enfocar la luz procedente de minúsculos LED de alta eficiencia incorporados en productos de alumbrado público y arquitectónico. Desde entonces, a medida que la tecnología de los LED de alta eficiencia de su cliente adoptaba formas mayores y más brillantes, la producción de Vision Plastics ha ido adaptándose con ayuda de robots: Vision Plastics está en pleno crecimiento.

La evolución del punto de vista del CEO de Vision Plastics, Craig Hubertz, ha sido un factor determinante para el éxito de la implantación de los robots. Craig Hubertz solía ver los robots como un sustituto costoso de los operarios. "Siempre hemos invertido nuestro dinero donde creíamos que íbamos a obtener más beneficio, habitualmente en máquinas de inyección". Justificar los costes de un robot le resultaba bastante más difícil. No obstante, Hubertz y su equipo han aprendido cuatro lecciones que les han convertido en defensores de los robots. Con la ayuda de los robots cartesianos de tres ejes de Sepro América (Warrendale, Pensilvania), Vision Plastics no solo ha optimizado la producción de sus lentes especiales, sino que ha comenzado a automatizar equipos de producción de alto valor y ciclos largos.

El uso creciente de la robótica permitió a Vision Plastics de mejorar significativamente la regularidad de su producción asi como el rendimiento y la calidad.

Lección 1: garantía de entregas sin errores

Hubertz comenzó a entender la importancia de la robótica cuando su cliente —fabricante de productos de alumbrado público y arquitectónico— pidió a Vision Plastics suministrar lentes LED en lotes precontados  y correctamente orientados (de delante a hacia atrás y de lado a lado), para poder incorporarlos directamente a su proceso de ensamblaje automatizado. Entendiendo que hasta los operarios más meticulosos y experimentados pueden cometer errores por falta de atención, Hubertz decidió plantearse en serio el uso de robots. "Mi producto iba a integrarse en el sistema automatizado del cliente, sin personal dedicado. No nos podíamos permitir causar problemas por haber suministrado piezas con la orientación inadecuada". En consecuencia, Vision Plastics empezó a desarrollar con Sepro América una célula de automatización simple a partir de una de las máquinas de moldeo JSW de la empresa, junto con un robot cartesiano de tres ejes S5-25 de Sepro. El robot toma las piezas del molde, las coloca delante de una cámara para el control de calidad y, a continuación, los las deposita en sus alojamientos de almacenaje, correctamente orientadas y contadas. Después, cada "lote" de piezas se asegura y se embala para ser enviado, ya listo para cargarse en los equipos del cliente que insertarán las lentes LED que Vision Plastics moldea a gran escala en otro punto de la planta. Este enfoque, según Hubertz, "garantiza que todo lo que llega al sistema de ensamblaje del cliente está correctamente orientado".

Lección 2: reducción de los costes de mano de obra y aumento de la calidad

Una vez que "rompieron el hielo" con este éxito, Hubertz y su equipo se dieron cuenta de que la robótica podría ayudarles en ámbitos que no habían tenido en cuenta hasta entonces. [caption id="attachment_1118" align="alignright" width="230"] Una de las primeras células automatizadas utilizaba un robot de 3 ejes S5-25 que descargaba las piezas y las presentaba delante una cámara para un control de calidad. Después las colocaba. correctamente orientadas y contadas en sus alojamientos.[/caption] El cliente quería producir lentes mayores para nuevos productos LED que necesitarían unos manguitos de latón sobremoldeados en las esquinas de las lentes para evitar daños durante el ensamblaje. "En el pasado —aclara Hubertz—, habríamos considerado la inversión necesaria en automatización y pensado que era mejor cargar los manguitos a mano. Pero después de ver la ventaja cualitativa que ofrecen los robots Sepro, creímos que valía la pena comprar un alimentador y usar un robot en la prensa para cargar los manguitos de latón". El proceso resultante, desarrollado conjuntamente con Sepro, funciona del modo siguiente: un alimentador automatizado primero orienta los manguitos y, a continuación, el robot Sepro se pone en marcha. La mano (EOAT) del brazo vertical recoge ocho manguitos y se prepara para cargarlos en el molde. Cuando termina un ciclo y el molde se abre, el brazo vertical desciende y extrae de las cavidades del molde dos lentes acabadas. A continuación, la EOAT rota 90° para depositar los manguitos de latón en el molde. Cuando comienza un nuevo ciclo, el robot descarga las piezas acabadas. Vision ha visto también aumentada su productividad y la calidad gracias a la mejora en el tiempo de ciclo, con una manipulación uniforme y automatizada ha reducido el número de piezas defectuosas. "Todo esto se realiza sin intervención humana, por lo que no es necesaria la presencia de un operario —comenta Hubertz—. Así nos ahorramos los costes de contar con personal presente todo el tiempo". Llevar a cabo este proceso siete días a la semana durante cuatro años ha supuesto para Vision Plastics un enorme ahorro en mano de obra. Y aún hay más: la empresa también ha aumentado la productividad y la calidad gracias a la mejora en el tiempo de ciclo, con una manipulación uniforme y automatizada ha reducido el número de piezas defectuosas.  

Lección 3: valor añadido gracias a la innovación

La precisión y coherencia del robot de carga de manguitos llevó a Hubertz y su equipo a plantearse una innovación más que les [caption id="attachment_1119" align="alignright" width="230"] La célula más automatizada de Vision Plastics integra un robot tipo SCARA (detrás de la jaula de protección) para posicionar los insertos antes de su toma por el robot Sepro.[/caption] permitiría ahorrar costes. Hasta entonces, Vision Plastics suministraba al cliente las lentes y soportes por separado, para que él las ensamblase en los módulos de lentes acabados. Confiando en el éxito de su anterior proyecto de automatización, el cliente simplificó el diseño del producto y Vision Plastics comenzó a fabricar los módulos acabados directamente en el molde. Con la aprobación del cliente y el respaldo de Sepro, Hubertz y su equipo desarrollaron su célula robótica más avanzada hasta el momento. Las lentes acabadas llegan a la célula y se colocan manualmente en una matriz sobre una mesa giratoria, y una cámara verifica que el diseño de la lente se corresponde con el del molde. (Se utilizan distintas mesas para los distintos moldes, dependiendo del tamaño y la orientación de las lentes y del diseño de los diferentes moldes). A continuación, la mesa gira para que un robot S5-25 de Sepro pueda recoger las lentes en la EOAT y llevarlas hasta el molde. Cada vez que se completa un ciclo, el brazo del robot vertical baja para extraer los productos acabados, y a continuación rota para insertar las lentes del siguiente ciclo de inyección. Cuando el molde se cierra, el robot coloca las piezas acabadas en una estación de marcado, donde cada una de ellas se graba con láser antes de enviarse mediante una cinta transportadora a la estación de embalaje. "No solo usamos la automatización para mejorar nuestra eficiencia y calidad —aclara Hubertz—. También ofrecemos un valor añadido al ayudar a nuestro cliente a mejorar su producto". La siguiente célula, el sistema más avanzado, elimina completamente la intervención del operario usando un robot SCARA para colocar las lentes en una matriz para que la mano del robot las recoja y las lleve al molde, donde se introducirán dentro de las cavidades de la parte fija del molde. Una vez expulsadas las lentes, la mano en forma de L gira 90º y se podrán tomar las lentes terminadas de la parte móvil del molde. El brazo del robot sale de la zona de molde y el molde cierra y se completará el siguiente ciclo de sobremoldeo. Mientras tanto, el robot colocará las piezas terminadas en una cinta transportadora que conducirá las piezas bajo una cámara para verificar la calidad de las piezas.

En una de las células más complejas de Vision Plastics, las operaciones en el molde siguen la siguiente cinemática:

Después de entrar en el molde (a la izquierda), la mano de prensión coloca unos insertos (lentes) en unas cavidades de la parte fija del molde (al centro). Después la mano de prensión gira a 90º para tomar los lentes ensamblados (a la derecha) y depositarlos en una cinta transportadora.

Lección 4: mejora de la competitividad

A la vista de las ventajas que la robótica aportaba a su trabajo con lentes (entregas sin errores, ahorro de mano de obra, mayor productividad y producción fiable, 24 horas al día sin intervención humana), Hubertz y su equipo han decidido añadir robots a sus operaciones de moldeo personalizado, empezando por las piezas de alto valor y ciclos largos. Sin ir más lejos, su último pedido es un robot Sepro que se montará en una prensa Van Dorn de 650 toneladas, aportando así las ventajas de la automatización a una máquina antigua. [caption id="attachment_1115" align="alignright" width="230"] Adam Hubertz, responsable comercial colabora estrechamente con la empresa de alumbrado para la cuál Vision Plastics fabrica lentes.[/caption] Añadir un robot implica que "el proceso ya no dependerá de la habilidad de un operario a la hora de abrir la puerta, extraer y manipular las piezas, cargarlas, cerrar la puerta y todo lo demás", aclara Hubertz. También afirma que el uso de robots para extraer las piezas permite que no permanezcan en los moldes abiertos, no se caigan y se rompan, ni se manipulen mal o sean desechadas, además de que los ciclos serán uniformes. Por todos estos motivos, "hemos incorporado un robot en nuestra mayor prensa [de moldeo personalizado]" y añade que se están desarrollando dos células más de moldeo personalizado equipadas con robots. Una vez completadas, las nuevas células permitirán que un único operario supervise y embale la producción de varias máquinas de ciclo largo. Además de las ventajas más evidentes, Hubertz y su equipo consideran que la robotización de los equipos ha permitido a Vision Plastics alcanzar un nivel superior de uniformidad, un rendimiento significativo y mejoras en la calidad. "Cuando los procesos son más uniformes —afirma—, la calidad es mayor". Y el esfuerzo está dando frutos. Vision Plastics crece rápidamente. Un centro adicional de más de 1.700 metros cuadrados construido en 2013 aumentó casi un 50% el tamaño de las instalaciones, ofreciendo más espacio para ingeniería y producción. A fecha de hoy, la empresa emplea a 120 personas y utiliza 30 prensas (la mayoría de JSW; muchas de ellas eléctricas) de entre 30 y 650 toneladas. Vision Plastic cuenta con 9 robots Sepro, aunque este número aumentará pronto.

En un mundo en el que ciertos clientes prefieren cambiar de proveedor o deslocalizar la producción a otros países antes que aceptar subidas de precios, Hubertz ve una ventaja fundamental en la inversión en robots:

"Aumentar la productividad de cada operario se traduce por tarifas más competitivas y finalmente genera más negocos.”