Entrevistas Innovación MIT

Waldo Pérez, 30

Sistema de inspección en tiempo real de soldaduras en piezas de aluminio

Por Elena Zafra

“El uso de aluminio en los vehículos resolverá muchos problemas ambientales y económicos y la única razón por la que no ha sido completamente implementado son los costes de manufactura”, explica Waldo Pérez. Este joven ingeniero, que estudió Ciencias de la Computación e Ingeniería Eléctrica en el Instituto Tecnológico de Chihuahua(México) y está actualmente realizando su doctorado en la Universidad de Windsor (en Ontario, Canadá), es el creador de un innovador sistema que permitiría a las industrias automotriz y aeronáutica reducir dichos costes.

En concreto, Pérez ha desarrollado una tecnología de inspección para un tipo de soldadura ampliamente utilizado en las plantas ensambladoras de piezas de vehículos. Este joven está convencido de que su tecnología facilitará que las empresas apuesten por materiales como el aluminio, que les permitirían fabricar carrocerías hasta 1000 kilos más ligeras y reduciría el consumo de combustible y las emisiones de CO2 de sus coches. La disminución de peso y emisiones sería también muy apreciada por los diseñadores de fuselajes de aviones, añade el ingeniero.

En una planta de ensamblado típica se fabrican anualmente decenas de miles de vehículos y cada uno de ellos contiene más de 4.000 puntos de soldadura. Varias de estas soldaduras son críticas, es decir, su desprendimiento podría ocasionar fallos mecánicos y accidentes. Para evitarlo es necesario unir entre sí correctamente las placas de metal que forman los componentes de cada vehículo, proceso que a menudo se realiza colocando las que se desea soldar una sobre otra y aplicando en varios puntos una corriente eléctrica que provoca la fusión de un pequeño volumen del metal en la cara de contacto entre ellas. Al volver a solidificarse esa zona fusionada, las placas quedan soldadas por esos puntos.

Perez

Foto: Waldo Pérez. Crédito: MIT Technology Review en español.

La aplicación de la corriente la realiza un brazo robótico que tiene en su extremo un dispositivo con una especie de pinza metálica. Cada “brazo” de la pinza es un electrodo y al atrapar las dos placas entre ambos -el ánodo y el cátodo- ejercen una presión y aplican una corriente controlada en el punto de pinzamiento. El sistema de Pérez consiste en incorporar al cátodo un transductor ultrasónico -un dispositivo que emite ondas acústicas a frecuencias elevadas- y asociarlo a un hardware electrónico que recoge la información procedente del transductor. De esta forma es posible observar el comportamiento de las ondas acústicas que atraviesan el material, escuchar sus “ecos” y, dependiendo de los patrones obtenidos en el monitoreo, determinar la calidad de cada soldadura casi instantáneamente.

“Cuando el robot termina de soldar nuestro sistema sabe si la soldadura realizada es buena o mala”, explica Pérez. “Esta información puede ser compartida con el robot para ejecutar alguna acción correctiva o con el personal encargado del proceso de soldado”, añade.

El sistema creado por este joven está basado en un producto comercial desarrollado por el equipo al que se incorporó a su llegada a Ontario -liderado por el profesor Roman Maev- junto a sus socios industriales (entre ellos Chrysler, Certerline y Magna). “Este producto determina la calidad de soldaduras en acero”, explica el joven. “Sin embargo, la industria automotriz quiso utilizarlo en soldaduras en aluminio y encontró que no funcionaba para este material”, añade.

Pérez decidió entonces dedicar su tesis a estudiar y encontrar una solución a este problema. Durante su investigación descubrió que los principios básicos desarrollados para las soldaduras en aceros no funcionaban en aluminio porque las propiedades térmicas y eléctricas del este material hacen que requiera corrientes mucho más altas y tiempos de soldado muy cortos. “Además, el óxido formado en la superficie del aluminio incrementa la generación de calor en los electrodos causando un deterioro acelerado”, añade el joven.

Para resolver estos inconvenientes Pérez tuvo que cambiar el sistema de raíz: actualizó el hardware de adquisición de datos y optimizó los algoritmos de procesamiento de información hasta dar con una tecnología capaz de obtener, procesar y almacenar información en tiempo real que, según indica el joven, ya está probándose en las fábricas de algunos de sus socios industriales. “Queremos asegurarnos de que el producto final sea robusto y eficaz y esperamos tenerlo listo a finales de este año o inicios de 2014”, apunta Pérez.

Los estudios realizados por este joven no solo han permitido desarrollar un sistema que no requiere destruir las piezas que se examinan -como es habitual en las inspecciones de calidad que se realizan actualmente en las fábricas- sino que han ayudado también a descubrir cómo mejorar las prácticas de soldado de aluminio. Por ejemplo -explica Pérez- durante su investigación observó que durante el soldado de placas de diferente grosor se puede reducir la degradación del ánodo si la placa más delgada se orienta hacia este electrodo.

Además, este innovador comenzó a utilizar su equipo de inspección como herramienta de diseño de parámetros de soldado para materiales más difíciles de unir, “como aluminio y acero, o aluminio y magnesio”, detalla el joven. Este nuevo uso de la misma tecnología ha supuesto la apertura de varias líneas de investigación relacionadas y de una amplia gama de aplicaciones para su tecnología.

En opinión de Javier Bezares, fundador de la empresa de ingeniería BCB Informática y Control y miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 México, el trabajo de Pérez es de “gran excelencia tecnológica” y su perfil destaca por su “amplia formación” tanto en Canadá como en México y por su “gran espíritu de desarrollo e investigación en temas teóricos con clara aplicación industrial”.

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MIT

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