APSIA

Introducción

La proyección térmica es un proceso que permite depositar materiales metálicos o no metálicos sobre un sustrato con el objeto de conformar un recubrimiento. Las técnicas de recubrimiento permiten configurar propiedades específicas sobre los sustratos utilizados en el sector aeronáutico o automoción entre otros, tanto para incrementar la vida útil de piezas expuestas a desgaste, como para reparar piezas dañadas que no pueden recuperarse por los medios habituales (soldadura).
Existen determinados beneficios fruto de las proyecciones térmicas por encima de los recubrimientos convencionales:

● Gran versatilidad. Entre las opciones hay metales, aleaciones, cerámicas y cermets entre otros.

● Protección contra desgaste, corrosión, abrasión y/o altas temperaturas, dependiendo del recubrimiento seleccionado en cada aplicación.

● Preciso control de temperatura del sustrato, impidiendo así efectos perjudiciales de las altas temperaturas en los materiales.

● Gran control de espesor del recubrimiento, significando esto que la proyección térmica puede utilizarse para recuperar dimensiones de partes dañadas o mal fabricadas.

● Apto para recubrimientos en geometrías complejas ya que el sistema robotizado permite controlar la proyección con precisión.

● Excelente adherencia, lo que hace a las proyecciones térmicas compatibles con situaciones de altas cargas mecánicas y desgaste.

Existen diferentes técnicas de proyección térmica. Una de ellas, la proyección térmica por plasma en aire, permite la proyección de casi cualquier tipo de recubrimiento (desde metales de bajo punto de fusión o polímeros, hasta cermets o cerámicas).

El objetivo principal del proyecto es la adquisición de nuevos conocimientos sobre el comportamiento tanto de los materiales de proyección, como de los materiales que conforman el sustrato en los procesos industriales de proyección térmica, de forma que permita reducir tiempos de experimentación previa a nuevos procesos de proyección, mejorando la respuesta a cliente y maximizando la eficiencia del servicio.

Las tecnologías de modificación superficial, como la proyección térmica, son una alternativa perfecta para mejorar y reparar las propiedades superficiales de las piezas sin alterar sus funciones estructurales.

A pesar de muchos esfuerzos científicos y técnicos, a día de hoy todavía no se comprende completamente la influencia de las distintas variables del proceso en la calidad de la proyección térmica. Esto dificulta la obtención de características de revestimiento técnicamente importantes como el espesor, la rugosidad, la porosidad y la microestructura en los componentes reales que se van a revestir.

La utilización de procesos de simulación para la mejora de los parámetros críticos de configuración durante la fase de proyección del polvo sobre una determinada pieza permitiría predecir el valor óptimo de los parámetros de proceso y reducir significativamente los tiempos de las nuevas proyecciones, aumentando la eficiencia y competitividad del proceso, permitiendo el acceso a la tecnología a nuevos sectores.

¿Qué ofrecemos en este proyecto?

Objetivos

Crear valor económico en las empresas manufactureras potenciando la tecnología de proyección térmica y el uso de técnicas de IA, a través de la eficiencia y la competitividad.

Aumentar la eficiencia en el uso de los recursos asociados a los procesos de proyección, facilitando el acceso a la tecnología a nuevos sectores.

Optimizar los procesos de proyección térmica a partir del conocimiento adquirido en la investigación del comportamiento del proceso y sus parámetros.

Investigar dentro de las diferentes ramas de la IA, aquellas técnicas y algoritmos con los que poder descubrir relaciones ocultas entre cada una de las variables o parámetros de proceso.

Se definen a continuación los principales objetivos científico-técnicos y estratégicos del proyecto:

Objetivos científico-técnicos

Investigar el comportamiento de los materiales de proyección y los sustratos variando las condiciones de la proyección térmica.
Desarrollar una nueva sistemática de producción de recubrimientos por proyección térmica apoyada en técnicas de Inteligencia Artificial que permitan la optimización y reducción de costes.
Construir una librería de know how de proyección térmica, lo que supondrá una ventaja competitiva tanto para el centro como para las empresas que se sirvan de esta tecnología.
Crear modelos/algoritmos a partir del conocimiento adquirido que nos permitan descubrir relaciones en los procesos de proyección térmica para un determinado sustrato y polvo de proyección.
Definir modelos/algoritmos a partir del conocimiento adquirido que nos permitan simular los procesos de proyección térmica para un determinado sustrato y polvo de proyección.
Crear un cuadro de indicadores que mida la eficiencia (técnica, económica y ambiental) del proceso de proyección térmica a través de la monitorización del equipo (variables de proceso - IIoT) y las características del material proyectado y el sustrato.

Objetivos estratégicos

Adquirir nuevos conocimientos tecnológicos que permitan mejorar la eficiencia de los procesos de proyección térmica y su introducción en sectores industriales donde actualmente los costes de producción constituyen una barrera a su implantación.
Adquirir capacidades y tecnologías diferenciales, de alto valor añadido, que permitan mejorar el posicionamiento, a nivel nacional e internacional, de la Fundación Centro Tecnológico de Miranda de Ebro en el campo de la Proyección Térmica.
Aumentar la usabilidad, la eficiencia, la robustez y la inteligencia de los procesos de proyección térmica.
Gestionar el conocimiento generado mediante la implementación de un sistema que permita compartir y preservar el conocimiento en el Centro.

Retos del proyecto

El proceso de proyección térmica se aplica desde hace más de un siglo, siendo actualmente un método fiable y rentable para realizar recubrimiento con una amplia variedad de materiales y sustratos de origen. Los recubrimientos por proyección por plasta atmosférico se han aplicado con éxito en sectores como el aeroespacial o el energético, convirtiéndose en un componente esencial de la industria actual. No obstante, para superar las capacidades tradicionales de esos recubrimientos, por un lado se están integrando nuevas funcionalidades y por otro, se está profundizando en el conocimiento sobre los mecanismos que intervienen en el proceso de proyección.

Los principales restos asumidos con el proyecto APS_IA se describen a continuación:

Reducción de tiempos de experimentación previa a nuevos procesos de proyección. Debido a la sistemática de experimentación, prueba y error, y a los altos costes asociados, es de vital importancia el poder acortar tiempo en el desarrollo del proceso de proyección para nuevos materiales.
Sistemática para la optimización de las condiciones de proceso que, asegurando las propiedades finales deseadas de pieza, minimice los costes económicos, ambientales y el tiempo de procesado. El hecho de poder monitorizar y tener controlados todos los parámetros durante el proceso permite optimizar y reducir costes en el proceso, aumentando la eficiencia en el uso de los recursos.
Construcción de una librería de know how de proyección térmica. La experiencia es un valor añadido en el proceso de proyección térmica. El desarrollo de una extensa red de conocimiento alrededor de materiales de proyección supone una ventaja competitiva tanto para el centro como para las empresas que se sirvan de esta tecnología.
Identificación de los parámetros más influyentes en la física de la mecánica de las partículas el vuelo, el impacto, y la solidificación que permita la mejora continua en las propiedades de recubrimiento.
Desarrollo de nuevos recubrimientos optimizados mediante el uso de herramientas de inteligencia artificial que permitan una mayor competitividad y desarrollo tecnológico.

Para afrontar estos retos, se aplicarán técnicas de inteligencia artificial, lo que permitirá capturar y tratar una gran cantidad de datos para ofrecer herramientas de apoyo al proceso de proyección térmica.

Captura de datos – Big Data
- Captura de datos durante la proyección térmica. Gracias a este control y almacenamiento de datos, tendremos datados cada uno de los experimentos realizados, así como los parámetros de configuración de la proyección utilizada para cada uno de las proyecciones. En esta fase se debe estudiar la captura de los datos de forma automática para la su posterior integración con la plataforma.
- Estudio del funcionamiento del PLC (Program Control Language), protocolo de comunicación OPC UA (OPC Unified Architecture) y de cómo establecer una comunicación segura con dicho controlador de la máquina de proyección térmica. Así, a partir de esta comunicación segura, podremos garantizar la correcta lectura de los parámetros de configuración de la proyección y en tiempo real. Y gracias a ello, poder realizar la integración de los datos dentro de nuestros sistemas.
- Captura de los principales parámetros y características en tiempo real del proceso de APS recogidos mediante el dispositivo SprayWatch y pirómetro instalados en la máquina de proyección térmica. Y gracias a ello, poder realizar la integración de los datos dentro de nuestros sistemas.
Inteligencia Artificial
- Correlación entre variables: seleccionar y estudiar aquellas técnicas de IA que nos permitan abstraer conocimiento del proceso de proyección. El proceso de APS varía en función de los parámetros de proyección y la relación oculta de estos utilizados para cada experimento. Estas correlaciones existentes son imposibles de descubrir de manera natural y varían en función de las variables de la proyección. Por todo ello es necesario diseñar y construir modelos basados en IA que establecerán las relaciones (hasta el momento ocultas) entra los parámetros de proyección, permitiéndonos utilizar este conocimiento para mejorar la eficiencia de nuestros recubrimientos.
- Simulación: diseño y desarrollo de un conjunto de modelos de IA que nos permitan simular el proceso de proyección y el resultado del mismo. De esta manera, reduciremos completamente todos los costes fruto de las proyecciones y podremos trabajar en la búsqueda del punto óptimo/máximo de eficiencia del recubrimiento.
- Sistema de recomendación de inicio de procesos: se basa en obtener el punto de partida óptimo (SP o Starting Point) en la proyección de un nuevo material basándonos en condiciones de partida, experiencia previa con materiales similares y propiedades objetivo. El objetivo final de este sistema es el de reducir el tiempo de la etapa previa de experimentación en el proceso.

Contacten con nosotros

Esta actuación se desarrolla en el marco de:
Convocatoria de subvenciones del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castilla y León (resolución del Presidente del Instituto para la Competitividad Empresarial de 02 de junio de 2020, BOCYL nº 111, de 05 de junio de 2020)

+34 947331515

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