Un gemelo digital detecta dónde mejorar la seguridad del mobiliario y propone rediseños para nuevos prototipos

Un equipo multidisciplinar de especialistas del sector español de mobiliario y sus industrias afines ha desarrollado un sistema digitalizado que permite contrastar, antes de su proceso de fabricación, si el mobiliario, tanto de uso público como doméstico, supera los requisitos de seguridad exigidos para su comercialización.

El sistema realiza el ensayo a partir de la digitalización del producto físico, que avaluará si el mueble supera los requisitos para el uso previsto y el mercado de destino, en función de las complejas y numerosas normas y legislaciones para las que los productos necesitan variaciones.

Además, el sistema de gemelo proporcionará una valiosa información a la oficina técnica, antes de fabricar el nuevo prototipo a ensayar, despejando múltiples variables que interactúan en un diseño que responde a criterios funcionales y estéticos.

Este cambio de paradigma supone una revolución para la industria, que realiza los ensayos, como es preceptivo, sobre prototipos reales que requieren posteriormente las modificaciones necesarias hasta superar las pruebas que garanticen la seguridad para el consumidor.

Tras varios meses de trabajo, los socios del proyecto GDM han generado para la industria del hábitat una versión beta del modelo constructivo de gemelos digitales con inteligencia artificial que permite a las empresas anticiparse al cumplimiento de los requisitos normativos y legales que aplican a cada tipología de mueble, desde la fase inicial de concepto y diseño del producto.

Una vez construido el producto virtual, el modelo permite validar el diseño y comparar los resultados con el producto físico y generar un aprendizaje mediante la inteligencia artificial.

A la izquierda, ensayo del producto físico; a la derecha, test virtual del gemelo digital del producto.

El consorcio de la iniciativa GDM ‘Investigación y desarrollo de un modelo predictivo para la simulación del comportamiento mecánico de mobiliario con técnicas de gemelo digital’ está participado por el Instituto Tecnológico AIDIMME (AEI Madera-Mueble), la AEI Amuebla, la Agrupación Española de Empresas Exportadoras, ARVET, el Centro Tecnológico CETEM, y la empresa Sancal Diseño, y ha contado con la financiación del Ministerio de Industria a través de los Fondos Next Generation y el Mecanismo de Recuperación y Resiliencia de la Unión Europea.

Para llevar a cabo este ambicioso proyecto, sus promotores han contado con la valiosa información de los ensayos realizados durante años sobre múltiples modelos y materiales, y que permitirá a los técnicos crear futuras replicas digitales de las máquinas de ensayo (gemelos digitales) que someterán los diseños a las pruebas virtuales, en este caso del modelo inicial con la réplica para mobiliario de asiento de una silla.

De este modo, se ha desarrollado un modelo constructivo de gemelo digital con un motor de inteligencia artificial basado en técnicas predictivas como aprendizaje de refuerzo, es decir, capaz de avanzar soluciones de optimización del diseño a partir del repositorio histórico de las fichas técnicas de ensayos, combinado con los propios datos obtenidos por el sistema en tiempo real.

Detalle de un ensayo físico de la fatiga del respaldo de una silla.

Por tanto, este aprendizaje selectivo y secuencial de la inteligencia artificial ha generado un análisis predictivo que permite replantear la estructura diseñada y sus materiales, y que ayuda en la complejidad de trasladar los múltiples factores que afectan al producto, como las distintas características de los materiales empleados, los herrajes, uniones, ensamblajes o soldaduras y las geometrías de los diseños, entre otras muchas variables.

Como consecuencia, se atenderá a la fabricación de un único prototipo que minimizará los errores, reduciendo los costes y tiempos de acceso al mercado, y aportando así un valor añadido a toda la cadena productiva, impulsando la competitividad del tejido productivo del sector.

De esta forma, las AEI Madera-Mueble (Comunidad Valenciana) y Amuebla (Región de Murcia), junto con sus socios, pretenden aumentar el conocimiento existente en estas tecnologías para realizar simulaciones previas a las fases de validación de prototipos, de manera que se ofrezca a los diseñadores una información relevante a la hora de desarrollar productos que cumplan con la normativa de aplicación.

En estos momentos, GDM perfila el acceso a una plataforma creada para consulta y visión rápidas, donde se ofrecerá un repositorio de normas y ensayos para acceder una recreación básica del ensayo, como paso previo al desarrollo del gemelo específico con todas las características del producto.

De esta forma, la incorporación de la Industria 4.0 a los procesos productivos en el sector español de mobiliario contará en breve con esta herramienta que potenciará la agilidad y flexibilidad de la fabricación con productos finales que cumplan desde el origen de su concepto los estándares de seguridad.

Participantes

• AEI Madera-Mueble de la Comunidad Valenciana (titularidad de AIDIMME).
• AEI Amuebla (Agrupación empresarial innovadora de fabricantes de muebles y afines de la región de Murcia).
• Agrupación Española de Empresas Exportadoras (ARVET).
• Centro Tecnológico del Mueble y la Madera de la Región de Murcia (CETEM).
• Sancal Diseño.