Automatización en pruebas de materiales

Los dispositivos de automatización de tres ejes se pueden utilizar para una amplia gama de aplicaciones de prueba, incluidas las pruebas de flexión que se ven aquí. | Fuente: Instron

Las pruebas de materiales son fundamentales para el desarrollo y el aseguramiento de la calidad de todos los productos en el mercado, y algunas industrias, como las empresas biomédicas, aeroespaciales y automotrices, experimentan grandes volúmenes de pruebas además de estrictos estándares de calidad. Debido a estos requisitos, la automatización está constantemente a la vanguardia de las discusiones cuando se trata de mejorar los procesos de prueba para estas empresas.

Hay muchas razones por las que los clientes deciden buscar una solución automatizada para sus necesidades de pruebas de materiales. Comprender el tiempo que lleva realizar las diferentes fases de su ciclo de pruebas puede ayudarlo a identificar lugares donde la automatización puede ser beneficiosa. Ya sea que la automatización ayude a optimizar el procedimiento de prueba, reduzca los riesgos de seguridad para el operador o libere al operador para realizar tareas de mayor valor agregado, los dispositivos automatizados pueden proporcionar un importante retorno de la inversión (ROI).

Si bien el ahorro de mano de obra y el retorno de la inversión suelen ser los factores que más influyen en la decisión de automatizar, la automatización también puede proporcionar ahorros de costos de otras maneras. Por ejemplo, las pruebas ineficientes pueden producir malos resultados debido a fallas en las muestras o en las pruebas. En industrias que requieren un alto volumen de producción, las muestras fallidas pueden costarle a una empresa miles de dólares en material desperdiciado. Sin embargo, muchas de estas pruebas fallidas pueden ser el resultado de prácticas inconsistentes del operador, como alineación inadecuada de la muestra y del extensómetro, agarre insuficiente y falta de control adecuado del dispositivo de prueba. Los resultados de las pruebas están influenciados por muchos factores, y los datos inconsistentes y las pruebas fallidas a menudo son el resultado de muchos errores e inconsistencias incrementales.

Un cobot integrado con una máquina de prueba universal para pruebas automatizadas de dispositivos médicos. | Fuente: Instron

Los extensómetros automatizados eliminan la necesidad de conectar manualmente un extensómetro y ofrecen una colocación repetible. | Fuente: Instron

La automatización en las pruebas de materiales es un espectro, y hay muchas partes diferentes de una máquina de prueba universal (accesorios, dispositivos de medición de deformación y dispositivos de preparación de muestras) que pueden automatizarse parcial o totalmente según las necesidades específicas de su laboratorio. Por ejemplo, un dispositivo de tensión estática manual puede equiparse con un extensómetro totalmente automático. Si bien el operador aún debe realizar mediciones e insertar muestras, este dispositivo de carga ahora se considera semiautomático. Luego, los laboratorios pueden ampliar esta solución semiautomática de varias maneras dependiendo de dónde experimenten retrasos en su ciclo de prueba. Otros ejemplos de equipos automatizados incluyen dispositivos de medición, inserción de muestras y agarres accionados neumática o hidráulicamente. Cualquiera de estos ejemplos puede mejorar enormemente la velocidad y la eficiencia de las pruebas previas en su laboratorio. Cuando el tiempo de prueba es un cuello de botella para el rendimiento de la prueba, se pueden utilizar marcos de carga con múltiples cadenas de carga para semiautomatizar esta parte del ciclo de prueba.

Si parte del ciclo de pruebas requiere mejoras pero las restricciones presupuestarias limitan las opciones para un sistema completamente robótico, una configuración semiautomática puede mejorar cualquier laboratorio de pruebas. Sin embargo, un sistema de pruebas totalmente automatizado añade aún más beneficios para los laboratorios que requieren las soluciones más avanzadas. A diferencia de los sistemas y accesorios manuales y semiautomáticos, los sistemas de prueba totalmente automatizados tienen capacidades más avanzadas y de ahorro de costos impulsadas por la tecnología que se implementa en las aplicaciones.

Un sistema de prueba automatizado con un recinto de seguridad. | Fuente: Instron

Si bien los accesorios automatizados pueden reducir en gran medida las variaciones en los datos de prueba, un sistema automatizado proporciona una repetibilidad más completa debido a la estandarización de cada parte del proceso de prueba. Debido a los requisitos extremos de control de calidad, las industrias biomédica, de infraestructura y aeroespacial están buscando rápidamente soluciones automatizadas para sus laboratorios. Además, un sistema automatizado optimiza el proceso y se desempeña con extrema eficiencia durante las tareas procesales y reduce los puntos críticos. Por ejemplo, un robot puede realizar mediciones de muestras, entradas y salidas de software y extraer muestras mientras el sistema está bajo prueba. El sistema robótico no está limitado por las mismas limitaciones de seguridad que se aplican a los operadores humanos, y la eficiencia y el rendimiento se optimizan aún más gracias a la capacidad del robot para ingresar al espacio de prueba mientras el equipo está en movimiento.

Garantizar la seguridad del operador es una de las principales prioridades de la industria de pruebas. Durante el proceso de prueba, los operadores pueden ser susceptibles a sufrir lesiones al realizar movimientos repetitivos, como cargar y descargar muestras continuamente. Debido a que los sistemas totalmente automatizados no requieren interacción del usuario con el marco, estos riesgos para el operador se eliminan. Además, según la aplicación y los requisitos de seguridad, los sistemas automatizados suelen estar equipados con recintos de seguridad como barrera adicional entre los componentes robóticos en movimiento y los empleados del laboratorio.

Como era de esperar, la automatización total tiene un costo adicional en función de las funciones y ofertas de valor agregado. Es importante reconocer, sin embargo, que estos precios son capaces de producir un mayor retorno de la inversión. La combinación de salarios de los operadores, errores de calidad y costos adicionales relacionados con la seguridad puede acumularse rápidamente y costar a los laboratorios más que el precio de un dispositivo totalmente automatizado. El costo de una solución totalmente automatizada puede variar significativamente según la aplicación de prueba, por lo que comprender y calcular el retorno de la inversión es un paso importante en el proceso de toma de decisiones al considerar un sistema de prueba automatizado.

Operador insertando manualmente una muestra de prueba médica. | Fuente: Instron

Las mediciones manuales pueden aumentar el tiempo entre pruebas y pueden provocar errores en la entrada de datos. | Fuente: iStock

Comprender dónde la automatización agrega valor a su laboratorio es un elemento crítico para mejorar sus procesos de prueba, y comprender los desafíos asociados con cada etapa del ciclo de prueba puede educar a los laboratorios sobre qué áreas brindan valor en la automatización. Al realizar mejoras incrementales a través de soluciones semiautomáticas o invertir en un sistema completo capaz de realizar todos los servicios de prueba, puede aumentar la eficiencia y el rendimiento en el laboratorio, reducir los riesgos relacionados con el operador y tener confianza en los resultados repetibles de sus ofertas de prueba.

Richard Spiegel , especialista en automatización, Instron. Para obtener más información, envíe un correo electrónico a [email protected] o visite www.instron.com.

J. Blenkhorn es ingeniero de aplicaciones en Instron. Para obtener más información, envíe un correo electrónico a [email protected] o visite www.instron.com.