La dosificación, también conocida como pegado, aplicación de adhesivo, recubrimiento, sellado o goteo, es un proceso mediante el cual se aplica, sella o gotea adhesivo, aceite u otros líquidos sobre productos para proporcionar funciones como unir, sellar, aislar, asegurar, y alisado de superficies. Este proceso se aplica ampliamente y constituye un aspecto integral de los procesos de fabricación de automóviles.
La dosificación se puede realizar manualmente o con robots automatizados. En la producción de automóviles, generalmente se prefiere la dispensación automatizada por robots debido a su alto volumen y ritmo, a pesar de sus costos más altos y sus importantes desafíos técnicos. La dosificación automatizada generalmente se basa en un control neumático para expulsar el adhesivo dentro de plazos predeterminados, lo que en teoría garantiza un volumen constante en todo momento. Ajustar la presión del aire, la sincronización y seleccionar las boquillas de aguja adecuadas puede regular el volumen de cada ciclo de dispensación. Sin embargo, pueden surgir varios desafíos durante la producción real, lo que plantea obstáculos tecnológicos críticos.
La investigación identifica varios factores considerados problemáticos durante la dispensación:
- Consistencia de la dosificación
- Precisión de la dosificación
- Mantenimiento de equipo
- Aumento del ritmo de producción.
- Desperdicio de adhesivo
- Capacitación de los operadores
- Retrabajos y reparaciones.
- Consistencia de la dosificación
En la producción de lotes pequeños, la inconsistencia es un problema común y desafiante. Aproximadamente el 44% de los encuestados indicó que debido a la producción en lotes pequeños, a menudo se prefieren las operaciones manuales a los robots automatizados. La coherencia entre cada pieza de trabajo es el mayor desafío con los métodos manuales debido a los cambios de personal que afectan la coherencia.
Sin embargo, el uso de equipos automatizados avanzados alivia en cierta medida los problemas de coherencia. Entre los encuestados que utilizan dispensadores neumáticos de mesa, el 37 % identificó la coherencia como un desafío. Para aquellos que usan sistemas de válvulas neumáticas, el 32% citó la consistencia como un desafío, mientras que sólo el 26% de los encuestados que usaron sistemas de dispensación de desplazamiento positivo lo consideraron un desafío.
Si bien mejorar el equipo dispensador puede abordar problemas de consistencia, seguir pautas simples, como abordar los problemas de burbujas de aire, también puede lograr avances. Minimizar las burbujas de aire en los fluidos antes de dispensarlos es crucial para una dispensación precisa.
Precisión de dispensación
La precisión de la dosificación es otro problema común. De manera similar a la coherencia, el 41 % de los encuestados de operación manual y el 35 % de los usuarios de dispensación neumática identificaron la precisión de la dispensación como un desafío.
Cuando se utilizan sistemas de válvulas neumáticas, como válvulas de diafragma y sistemas de válvulas de aguja, los problemas de precisión son menos pronunciados. Algunos fabricantes utilizan sistemas de chorro avanzados, como válvulas de chorro neumáticas electrónicas y válvulas de chorro piezoeléctricas, para mejorar significativamente la precisión.
Los avances en las máquinas dispensadoras neumáticas también contribuyen a mejorar la precisión. Las mejoras de software permiten que muchas máquinas realicen operaciones de dosificación multipunto, acelerando las velocidades de producción.
Las burbujas de aire en los adhesivos también afectan la precisión de la dosificación. Quitar el aire de los fluidos antes de dispensarlos es clave para una dispensación precisa.
Mantenimiento de equipo
El mantenimiento de equipos siempre ha sido un desafío, ya que implica desmontaje, limpieza, lubricación y mantenimiento durante tiempos de inactividad. A diferencia de los puntos anteriores, los métodos de dosificación automatizados aumentan la dificultad del mantenimiento del equipo.
En 2017 y 2018, el 46 % y el 45 % de los encuestados, respectivamente, consideraron que el mantenimiento de los sistemas de dispensación de desplazamiento positivo era el principal desafío.
Además, el 39 % y el 33 % de los encuestados en 2017 y 2018, respectivamente, vieron el mantenimiento de los sistemas de válvulas neumáticas como un desafío.
Además, el 35 % de los encuestados en 2018 consideró que el mantenimiento de los equipos del sistema de válvulas de chorro neumático era particularmente difícil.
En comparación con las válvulas neumáticas y los sistemas de válvulas de chorro, más encuestados consideran que los sistemas dispensadores de desplazamiento positivo son más problemáticos debido a sus componentes más complejos, que requieren más tiempo para el desmontaje y la limpieza. Sin embargo, la ventaja de los sistemas de desplazamiento positivo radica en su capacidad de proporcionar una dosificación continua y repetible independientemente de la viscosidad del fluido o de los cambios a lo largo del tiempo.
Los últimos avances en tecnología de dosificación, incluidas válvulas neumáticas y válvulas de chorro piezoeléctricas, reducen el tiempo de mantenimiento mediante un diseño de producto innovador. Las abrazaderas de liberación rápida integradas en los diseños de válvulas permiten a los operadores eliminar rápidamente el fluido mientras instalan la válvula en el sistema de automatización, lo que elimina la necesidad de desarmarla para limpieza y restauración, ahorrando así una cantidad significativa de tiempo de mantenimiento. De hecho, se puede lograr un cambio fluido entre múltiples fluidos con una preparación adecuada, minimizando el tiempo de inactividad a solo unos minutos.
Acelerar el ritmo de producción
Para algunos proveedores de componentes, aumentar la velocidad de producción es una prioridad absoluta debido a la alta demanda que garantiza que los productos se venderán tan pronto como se produzcan. Cualquier tiempo de inactividad equivale a una pérdida de ingresos. En 2018, aproximadamente el 44 % de los encuestados indicaron que acelerar el ritmo de producción era su principal desafío. Entre los encuestados que utilizan sistemas de automatización de mesa, el 43 % expresó una necesidad urgente de aumentar la velocidad de producción.
Normalmente, cuando se requieren mayores volúmenes de producción, el uso de sistemas de automatización de mesa permite a los robots dispensar fluidos por lotes, reemplazando los modos uno a uno y aumentando significativamente las velocidades de producción.
Los encuestados consideraron que la velocidad de producción es un punto débil de los sistemas de dispensación automatizados, posiblemente porque los fabricantes diseñan intencionalmente velocidades de movimiento de los robots para que sean lentas, sin exceder los umbrales de seguridad, evitando así la necesidad de encerrarlos en sistemas de protección de seguridad.
Los últimos robots dispensadores de mesa están diseñados específicamente para acortar los ciclos de dispensación. Estos nuevos robots utilizan husillos de bolas en lugar de correas para un posicionamiento más rápido y preciso. Algunos modelos pueden lograr una repetibilidad de posición de ±0.003 milímetros.
Desperdicio y formación
Finalmente, las preocupaciones notables incluyen el desperdicio de adhesivo, la capacitación de los operadores, el retrabajo y los desechos.
Si bien el desperdicio de adhesivo puede parecer insignificante, se acumula con el tiempo, lo que genera costos significativos. Un método común para reducir el desperdicio de adhesivo es utilizar componentes dispensadores desechables, como jeringas y pistones, diseñados para evitar cualquier residuo de adhesivo después de la dispensación. Algunas piezas están diseñadas específicamente para minimizar el desperdicio. Líneas de alimentación más cortas entre los depósitos de fluido y las válvulas dispensadoras también pueden ayudar a reducir el desperdicio. El uso de válvulas dispensadoras especializadas también puede ayudar a lograr una distribución óptima del adhesivo, minimizando el desperdicio.
La capacitación de los trabajadores siempre ha sido un desafío en cualquier equipo o aplicación de proceso, y la dosificación no es una excepción, especialmente para sistemas de inyección complejos y robots de mesa. Una forma de superar esto es colaborar con los proveedores de equipos de dispensación para brindar capacitación a los empleados durante el suministro, las pruebas y la depuración de los equipos, generando parámetros documentados durante las pruebas que sirvan como guía para la capacitación de los operadores. Las actualizaciones de software también pueden reducir significativamente el tiempo de capacitación de los operadores. Algunos proveedores de equipos invierten mucho en el desarrollo de interfaces de software intuitivas para simplificar la configuración y programación de los robots dispensadores, reduciendo así la necesidad de capacitación de los operadores.
