Personalización masiva gracias a los gemelos digitales

La personalización masiva es la simbiosis entre productos altamente personalizados, por un lado, y las ventajas de calidad y producción de la fabricación en serie, por otro.

Cuanto más pequeños son los lotes y más complejas las tareas, más indispensable se hace una automatización potente. El "tiempo de comercialización" y el "tiempo de entrega al cliente", es decir, el lapso entre el pedido individual y la entrega, se cruzan a nivel de fabricación en la producción real.

La ERP, el comercio electrónico y los configuradores modernos ya han acelerado considerablemente los procesos de gestión de pedidos. El comercio en línea y el mercado minorista muestran claramente cómo una cadena de suministro optimizada puede cambiar de forma disruptiva todo un segmento del mercado.

Dado que los procesos reales aún no se han podido acelerar con la misma rapidez y elegancia que el comercio digital, los avances en el diseño y la fabricación real siguen considerablemente rezagados. En otras palabras: ¡aquí yace latente un potencial extraordinario!

El diseño de nuevos componentes se centra tradicionalmente en la función y el diseño. Rara vez se tienen en cuenta desde el principio los aspectos relacionados con la producibilidad. Aquí es donde acechan los peores asesinos de tiempo.

¿Cuántas veces se deja solo al taller con preguntas existenciales, como por ejemplo cómo insertar el ensamblaje en la máquina o cómo alcanzar razonablemente los orificios de perforación con un cabezal de taladro angular? Las reacciones y los bucles de retroalimentación resultantes cuestan tiempo y recursos.

Para la personalización masiva, el proceso debe constar de bucles de control flexibles e iterativos. No funcionará sin una división inteligente de los pasos individuales del proceso y una retroalimentación continua de datos en todos los niveles de producción.

La gestión eficaz de los datos, para que cada proceso reciba exactamente los datos que necesita, es esencial. Si se quiere acortar el "tiempo de comercialización", por aquí se empieza. Los gemelos digitales de las plantas, con integración SAP y conexión a sistemas CAD, han demostrado ser un concepto viable.

Un nuevo producto se diseña, simula e inicialmente se fabrica virtualmente con todos los detalles. El código del programa para los robots y las máquinas se genera digitalmente a partir de los datos CAD, se carga en los controladores virtuales y se valida allí (software-in-the-loop).

El mapeado realista refleja con precisión los problemas y los cambios, sólo que mucho más rápido y sin interrumpir la producción en curso. Cada cambio y cada nueva variante se prueban primero virtualmente en el gemelo digital.

A continuación, la planta real se acopla al gemelo digital (hardware-in-the-loop) y los nuevos programas se cargan directamente en las máquinas y robots de la cadena de proceso.

La tendencia hacia productos cada vez más individualizados conduce a un aumento de las variantes de productos con una disminución simultánea de las cantidades. Por tanto, el uso de aplicaciones basadas en robots aumentará continuamente y abarcará desde lotes pequeños hasta producciones únicas.

En la producción digital de extremo a extremo, ya no importa si el material se imprime, separa, une o transporta en un proceso. Como tampoco importa ya si este paso del proceso lo realiza una máquina o un robot.

En la fabricación aditiva, es decir, la impresión industrial en 3D, varios gemelos digitales pueden prestar valiosos servicios. La construcción biónica y las denominadas estructuras reticulares permiten diseñar productos completamente nuevos. El resultado son componentes extremadamente ligeros y muy resistentes.

Por fabricación híbrida, en el contexto de la impresión 3D metálica, se entiende la combinación integradora de procesos de fabricación aditivos y sustractivos. A continuación, las piezas impresas se procesan y refinan mecánicamente, por ejemplo, mediante fresado, roscado o pulido.

Por regla general, se integran datos y tecnología de sistemas muy heterogéneos. El enfoque híbrido es un complemento sensato de las ventajas de ambos métodos, al tiempo que compensa las respectivas desventajas.