Tecnologías de Inteligencia Artificial para automatizar y digitalizar la producción de componentes metálicos

El centro tecnológico Tekniker trabaja en el marco del proyecto Digiform en el desarrollo de soluciones avanzadas de IA y sensórica para habilitar la transición digital en procesos de transformación de chapa en el sector aeronáutico.

La digitalización de los procesos y medios productivos, cada vez más presente en los entornos de fabricación industrial, genera una gran cantidad de información de valor, junto con la información proporcionada por los modelos de simulación y los gemelos digitales, que requiere de nuevos avances tecnológicos para su correcto tratamiento y poder avanzar hacia una producción más sostenible, flexible y eficiente basada en el dato.

El proyecto Digiform, actuación coordinada entre una agrupación empresarial financiada por CDTI, liderada por la empresa Intec Air del grupo Aernnova y la agrupación de centros de organismos de investigación financiada por la AEI, cuyo líder es el centro tecnológico Tekniker, miembro de Basque Research and Technology Alliance (BRTA), ha arrancado este 2024 con el objetivo principal de desarrollar tecnologías habilitadoras, como la Inteligencia Artificial (IA) o la sensórica para impulsar la automatización y digitalización de la fabricación de componentes metálicos en el sector aeronáutico.

Concretamente, la iniciativa se centra en aumentar la eficiencia, sostenibilidad y productividad, así como en reducir los tiempos de puesta a punto de los procesos de transformación de chapa, respetando las elevadas exigencias de calidad, acabados o tolerancias geométricas de los productos finales.

Las tecnologías habilitadoras a desplegar en el proyecto se aplicarán en dos componentes (punta y recubrimiento del ala) y tres procesos de fabricación (soldadura; lijado y pulido; y peen forming).

• Mejora del proceso de soldadura TIG, para minimizar las deformaciones y las distorsiones geométricas provocadas por el aporte térmico del proceso. El control del proceso se realizará mediante la sensorización de los utillajes, monitorizando las fuerzas de reacción en los apoyos y con la digitalización geométrica de las zonas de control con tecnologías metrológicas. La información se empleará para el desarrollo de modelos de IA que permitan definir la secuencia del proceso de soldadura más adecuada para minimizar las distorsiones. El caso de uso forma parte de la actividad productiva de la empresa Intec Air del grupo Aernnova.
• Automatización del lijado/pulido de piezas metálicas mediante la generación automática de trayectorias a partir de la digitalización de la geometría del cordón de soldadura a eliminar y el control del proceso utilizando la información de la fuerza durante el lijado/pulido. Esta actividad se apoya en la utilización de modelos basados en datos para definir las trayectorias de lijado/pulido. El control del proceso se realizará mediante herramientas de IA que evalúan la fuerza de empuje en el mecanizado. Este segundo caso de uso es el proceso posterior al proceso de soldadura y también forma parte de la actividad productiva de la empresa Intec Air del grupo Aernnova.
• Optimización del proceso de ‘peen forming’ (perdigoneado) mediante la utilización de tecnologías de monitorización que ayuden en la definición de la secuencia del proceso utilizando modelos numéricos deterministas y modelos de IA basados en datos de la pieza completa. Se emplearán tecnologías metrológicas y medidas de la fuerza de reacción en el utillaje para controlar el estado del proceso. Se persigue la generación de una herramienta de asistencia basada en IA que ayude a definir y adaptar los diferentes pasos del proceso de fabricación por peen forming. Este tercer caso de uso forma parte de la actividad productiva de la empresa Aerometallic Tarazona del grupo Aernnova.

En el caso de Tekniker, su labor investigadora en el proyecto se centrará en el desarrollo de gemelos digitales de los sistemas robóticos para mejorar su precisión, el diseño de elementos sensorizados para los tres procesos, así como la captura y el análisis de los datos de la monitorización para el desarrollo de modelos de IA que asistan la toma de decisiones en los procesos. Este trabajo dará como resultado diferentes algoritmos de control y optimización de procesos que se emplearán en las celdas de fabricación robotizadas de los procesos desarrollados en el proyecto.

El proyecto Digiform enmarca su actividad en la investigación y el desarrollo de tecnologías habilitadoras que puedan ser demostradas y validadas en los casos de uso citados anteriormente con el objetivo de promover la digitalización y la automatización de los procesos de fabricación.

Estas tecnologías habilitadoras son las siguientes:

• Investigación en un espacio de datos capaz de gestionar la información de la fabricación virtual y la fabricación real para su empleo en la automatización y la mejora de la eficiencia de los procesos.
• Investigación en modelos de IA basados en datos con la información procedente de los gemelos digitales y la sensorización que permitan generar consignas de forma rápida y eficiente para la implementación de lazos de control en la automatización de los procesos.
• Investigación en modelos físicos para la generación de gemelos digitales que permitan reproducir el comportamiento de los medios y los procesos productivos de cara a obtener datos reduciendo la experimentación necesaria.
• Tecnologías de monitorización e inspección integradas en las celdas de fabricación para la captura de datos durante el proceso con el objetivo de generar estrategias de control adaptativo y automatizar los procesos.
• Investigación en el desarrollo de utillajes inteligentes que permitan ser adaptados a diferentes geometrías de piezas con una integración eficiente de la sensórica que permita obtener la información relevante de forma eficiente y robusta.
• Automatización de procesos empleando los modelos desarrollados, los datos de la monitorización y los medios inteligentes para integrar las investigaciones realizadas en el desarrollo de instalaciones piloto de las células de fabricación para cada uno de los casos de uso considerados (soldadura, lijado/pulido y peen forming).

El proyecto sitúa las tecnologías de IA en el centro para desarrollar modelos basados en datos provenientes tanto de los modelos físicos virtuales como de los sistemas de fabricación reales a través de la monitorización e inspección. Estos modelos se emplearán para el control adaptativo y la optimización de los procesos y para mejorar los modelos físicos.

Todos los resultados esperados a lo largo de los tres años de duración de la iniciativa Digiform, financiada por el programa Transmisiones del CDTI y la Agencia Estatal de Investigación, se medirán y validarán bajo el liderazgo de las empresas del grupo Aernnova; Intec Air y Aerometallic Tarazona. Mientras que los desarrollos tecnológicos contarán con la participación de MEK&BOT, Talleres Alju, Hexagon, Aernnova Engineering Division y Aitiip Centro Tecnológico, con la coordinación de Tekniker.