Procesos de producción optimizados de manera modular

Gracias a un enfoque de construcción modular sofisticado con componentes eficientes, SURFinpro tiene una amplia variedad de posibles aplicaciones y es fácil de adaptar. © Shutterstock/Fraunhofer IWS

Con la ayuda de inteligencia artificial y tecnología de medición óptica, SURFinpro detecta, clasifica y visualiza defectos en tiempo real durante el proceso. © Fraunhofer IWS / Using artificial intelligence and optical measurement technology, SURFinpro detects, classifies and visualizes defects in real time as the process is ongoing. © Fraunhofer IWS

Más rápido, más preciso, más flexible: en la producción, es fundamental aprovechar todo el potencial de optimización. Investigadores del Instituto Fraunhofer para Tecnología de Materiales y Radiación IWS han desarrollado SURFinpro, una solución que, mediante inteligencia artificial y tecnología de medición óptica en tiempo real, detecta errores, los clasifica, los visualiza y los comunica a la maquinaria de producción. Los expertos presentarán su sistema del 27 al 30 de junio de 2023 en el stand conjunto de Fraunhofer, 441, en la Feria Laser World of Photonics en el Halle A3.

Ultra-ligero, ultrafino, especialmente confiable, y aún así producido rápidamente. El Dr. Christopher Taudt, jefe del grupo de Tecnología de Medición de Superficies en el Centro de Aplicaciones Fraunhofer en Zwickau para Tecnología Óptica y Tecnologías de Superficies (AZOM) del Fraunhofer IWS, asegura con su equipo que promesas como estas se conviertan en realidad. Juntos, los científicos han desarrollado un sistema que detecta errores superficiales, artefactos y cambios en la textura, y los evalúa con apoyo de inteligencia artificial.

El método puede captar rápidamente superficies en 3D con alta resolución y generar información adicional en línea durante la producción en curso a partir de estos datos de medición. »Los errores no solo se detectan como tales. El sistema también los clasifica, creando así un contexto adicional. Nuestros clientes reciben información sobre el tipo de error y numerosos otros parámetros, como la densidad de defectos, las dimensiones geométricas del error o la frecuencia de errores«, precisa Taudt. »Esto representa un valor añadido significativo en comparación con los sistemas tradicionales.«

Mayor precisión a mayor velocidad

El sistema de medición ha estado en uso con éxito durante más de un año y analiza en una banda de 70 centímetros un proceso de bobina a bobina. Para aprovechar aún más el potencial de optimización, Christopher Taudt y su equipo entrenan SURFinpro durante la producción en marcha. Los científicos trabajan con un catálogo de errores. Con los errores reportados, alimentan una red neuronal y perfeccionan la detección de anomalías. Los investigadores verifican, mediante la información de medición, si se trata de nuevos defectos o si los errores cambian. El sistema debe reaccionar de manera dinámica. »Por un lado, estamos desarrollando mejores redes neuronales que requieran menos datos«, explica el científico, »y, además, estamos desarrollando nuevas estrategias de entrenamiento en funcionamiento.«

Los expertos del AZOM del Fraunhofer están adaptando actualmente su tecnología para otros campos de aplicación, como los procesos de fabricación continua de materiales compuestos de fibra. »En este ámbito, nuestros socios no solo buscan evitar errores superficiales, sino también reconocer y evaluar componentes en múltiples dimensiones«, explica Taudt. Otro grupo objetivo que tendrá acceso a los algoritmos y al sistema de clasificación de errores es la industria de semiconductores, por ejemplo, para la producción de materiales semiconductores flexibles.

Actualmente, en la solución del AZOM del Fraunhofer se utilizan un máximo de cuatro cámaras. En una siguiente fase, los investigadores desean complementarlas con más sistemas de cámaras. Esto es interesante independientemente del proceso, ya sea para materiales compuestos con componentes muy grandes o en procesos tradicionales de bobina a bobina, como en la industria fotovoltaica.

Otro enfoque de los científicos es la velocidad de la solución. En particular, en plásticos reforzados con fibra y en la industria textil, se exigen tiempos de ciclo muy altos. »El aumento de velocidad es un tema importante en este contexto y contamos con el conocimiento para cumplir con estos requisitos. En nuestra solución, utilizamos técnicas de aprendizaje automático y de inteligencia artificial tanto para el análisis como para acelerar los pasos de evaluación«, explica el jefe del grupo y aclara: »Un análisis de medición correspondiente consta de un número manejable de pasos en los que se filtran y reducen datos. Desarrollamos continuamente nuevas tecnologías para ser aún más rápidos y, por ejemplo, extraer la misma cantidad de información con menos datos.«

Inteligente y modular avanzado

Un aspecto central de su solución que el científico destaca es su modularidad. Gracias a un sistema de componentes probado y eficiente, SURFinpro es ampliamente aplicable y fácil de adaptar: »Muchas de las tecnologías que utilizamos en nuestro sistema fueron desarrolladas como bloques individuales que también pueden integrarse eficazmente en otros contextos y proyectos.« El proyecto de los investigadores del AZOM del Fraunhofer es un ejemplo destacado del éxito y la viabilidad práctica de este enfoque modular.

En la feria Laser World of Photonics de este año, Christopher Taudt y su equipo presentarán su solución en un ejemplo de aplicación para células solares flexibles producidas mediante un proceso de bobina a bobina. La grabación y evaluación de datos en tiempo real durante el proceso podrán experimentarla los visitantes del 27 al 30 de junio en el stand conjunto de Fraunhofer, 441, en el Halle A3.