SoftGripping integra sistemas neumáticos en una base de pinza fabricada mediante fabricación aditiva para la industria alimentaria
SoftGripping GmbH | Caso práctico
En el sector alimentario y del envasado, la elección de la solución de sujeción adecuada es un factor clave para la calidad del producto, la fiabilidad del proceso y la disponibilidad de los equipos. Los productos alimenticios suelen presentar variaciones naturales en cuanto a forma y tamaño, lo que supone un reto para los procesos de manipulación automatizados. Esto es especialmente cierto en el caso de productos como las verduras o las piezas de aves de corral, que deben manipularse de forma fiable sin que sufran daños.
Al mismo tiempo, los sistemas de pinzas deben hacer frente a altas frecuencias de ciclo, estrictos requisitos de higiene y geometrías de producto variables sin ralentizar la producción. La empresa SoftGripping GmbH, con sede en Hannover, se especializa precisamente en estos retos. La empresa combina dedos adaptativos de silicona con sistemas de pinzas modulares, principios de diseño higiénico y funcionalidad neumática para hacer posibles aplicaciones exigentes en la industria alimentaria y del embalaje. Su cartera se complementa con asistencia técnica para pinzas específicas para cada aplicación, así como con soluciones completas de herramientas de extremo de brazo (EOAT) para la automatización robótica.
Para el desarrollo de una nueva base de pinza neumática, SoftGripping recurrió a la fabricación aditiva industrial con EOS PA 2200. El objetivo era crear un componente base compacto que soportara los dedos de silicona e integrara al mismo tiempo la distribución neumática del aire directamente en la pieza. Lograr esta funcionalidad de forma fiable y rentable se convirtió en el principal reto de ingeniería del proyecto.
Desafío
Combinación de la funcionalidad neumática y la distribución de aire en un único componente
El principal reto radicaba en el diseño de la propia base de la pinza. Era necesario integrar el recorrido del aire neumático directamente en el componente de la base para reducir la necesidad de componentes externos y conectores que se instalaran tras el montaje. El objetivo era lograr un diseño funcionalmente integrado con menos piezas, un menor esfuerzo de montaje y menos puntos potenciales de fuga.
La fabricación sustractiva convencional no habría permitido materializar este concepto de integración funcional en un único componente. En su lugar, habría sido necesario un conjunto de varias piezas, compuesto por piezas independientes para cada dedo de la pinza, así como conectores, juntas y componentes neumáticos adicionales. Cada junta adicional aumenta la complejidad del diseño y genera posibles puntos de fuga. En aplicaciones neumáticas en las que la higiene es fundamental, reducir al mínimo este tipo de interfaces supone una clara ventaja.
Para la validación inicial del diseño y el ajuste, SoftGripping fabricó prototipos mediante el método de modelado por deposición fundida (FDM). Aunque estos prototipos permitieron realizar rápidas iteraciones de diseño durante el desarrollo, no ofrecían la estanqueidad ni la estabilidad a largo plazo necesarias para el componente de producción final. Por lo tanto, SoftGripping necesitaba una solución de fabricación capaz de integrar complejos canales de aire internos en un único componente, que garantizara un funcionamiento neumático fiable y que cumpliera los requisitos de las exigentes aplicaciones de la industria alimentaria.
Solución
Integración funcional mediante la fabricación aditiva industrial
SoftGripping siguió un enfoque de ingeniería iterativo para optimizar, paso a paso, la geometría, el sistema neumático y la funcionalidad hasta alcanzar un diseño listo para la producción. Las pruebas iniciales se centraron en validar las distancias de sujeción, los puntos de contacto y las geometrías mediante un montaje de pruebas flexible, con el fin de definir los requisitos específicos de la base de la pinza.
Para la base de la pinza final, SoftGripping eligió el PA 2200, un material a base de poliamida 12 (PA12). Este material ofrece una combinación equilibrada de prestaciones mecánicas y durabilidad, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones de pinzas neumáticas de gran resistencia.
El componente final lo fabrica un socio especializado mediante sinterización selectiva por láser (SLS) en un sistema EOS. La tecnología SLS permitió integrar el recorrido neumático directamente en el propio componente base. Como resultado, se pudo reducir considerablemente la necesidad de conectores y juntas independientes, así como el esfuerzo de montaje asociado.
El resultado es una base de pinza robusta que combina la distribución del aire, la funcionalidad estructural y las interfaces con los dedos de silicona en un único componente fabricado mediante impresión 3D. Al mismo tiempo, la fabricación aditiva ofrece la libertad de diseño necesaria para crear de forma económica soluciones de pinzas complejas y altamente personalizadas.
«Gracias a la tecnología EOS, hemos podido crear una base para pinzas que no habría sido posible con los métodos de fabricación convencionales. La combinación de flexibilidad de diseño, un complejo sistema de canalización interna de aire y estanqueidad supone una ventaja fundamental para nuestras soluciones a medida».
Alexey Stepanyuk, director técnico de SoftGripping GmbH
Resultados
Un camino más rápido hacia soluciones funcionales de pinzas de agarre
La nueva base de la pinza redujo considerablemente el esfuerzo de desarrollo y fabricación, al tiempo que aumentó la flexibilidad para crear variantes específicas para cada aplicación. El tiempo de desarrollo se redujo en aproximadamente un 70 %, pasando de 12 semanas a tan solo 3 semanas.
Los costes de fabricación se redujeron en un 50 % en comparación con otros métodos de producción. Un factor clave fue la integración de la funcionalidad neumática directamente en el componente, lo que permitió la consolidación de piezas. La base de la pinza requiere menos interfaces, lo que reduce la complejidad del diseño, el esfuerzo de montaje y el número de posibles puntos de fuga.
El PA 2200 y los diseños de soportes con superficie alisada químicamente son ideales para aplicaciones de la industria alimentaria en las que la higiene es fundamental. El posprocesamiento específico del componente SLS crea una superficie lisa y sin poros, lo que facilita la limpieza. Al mismo tiempo, la solución de EOS permite la fabricación rentable de geometrías de pinzas complejas y personalizadas.
Esta aplicación demuestra cómo se puede utilizar la tecnología SLS tanto para piezas funcionales destinadas al uso final como para la producción industrial en lotes pequeños. En el caso de SoftGripping, permite un flujo de trabajo de desarrollo y fabricación totalmente digital, cuyo potencial abarca desde proyectos únicos para clientes hasta la producción en serie de productos estándar. De este modo, las nuevas soluciones de pinzas pueden probarse, adaptarse e implementarse de forma más rápida y económica.
«La fabricación aditiva nos ofrece la libertad de diseñar componentes para pinzas en función de los requisitos de funcionalidad y aplicación. Para nuestros clientes, esto se traduce en procesos de desarrollo más rápidos, mayor flexibilidad y soluciones adaptadas con precisión a sus necesidades».
Alexey Stepanyuk, director técnico de SoftGripping GmbH
Datos técnicos
- Material: EOS PA 2200 (PA12)
- Tecnología: Sinterización selectiva por láser (SLS)
- Sistema: Sistema EOS
- Tiempo de desarrollo: 3 semanas, desde las primeras pruebas de la aplicación hasta el diseño final de la pinza personalizada
