Sin cuerdas, sin límites: WCB Robotics escala la limpieza inteligente de fachadas con EOS SLS
WCB Robotics | Caso práctico
Cada día, los equipos siguen colgándose de cuerdas para limpiar los cristales de los rascacielos, un trabajo peligroso, lento, costoso y dependiente de las condiciones meteorológicas. WCB Robotics se propuso cambiar eso con E.L.M.O., un robot de limpieza de fachadas alimentado por batería y sin cuerdas que trepa y limpia con una calidad similar a la humana, utilizando solo 1 litro de agua por limpieza. Con un peso inferior a 16 kg y diseñado para mantenerse seguro incluso con vientos de hasta 100 km/h, E.L.M.O. aporta calidad y seguridad constantes a una tarea que todavía depende del trabajo manual en el 99 % de los rascacielos.
Para dar ese salto, WCB Robotics necesitaba piezas listas para la producción que cumplieran con tolerancias estrictas, resistieran el calor, la humedad y los rayos UV, y mantuvieran bajo el peso total del sistema, en más de 500 componentes únicos. El mecanizado tradicional y la impresión 3D de consumo no podían seguir el ritmo. El sinterizado selectivo por láser (SLS) de EOS con PA 2200 proporcionó la libertad de diseño, la durabilidad y la repetibilidad que el equipo necesitaba para pasar de los prototipos a un producto robusto y listo para su uso en el campo.
Desafío
A medida que los diseños evolucionaban, las piezas de WCB Robotics superaron las limitaciones del torneado/mecanizado CNC y la fabricación de láminas acrílicas. Los complejos canales internos, la geometría orgánica optimizada por IA y las tolerancias cada vez más estrictas hacían que el mecanizado fuera lento, costoso y, en muchos casos, imposible. Las pruebas con FDM y SLA pusieron de manifiesto sus limitaciones: tolerancias inconsistentes, baja resistencia a la deformación y a la temperatura, problemas de durabilidad y eliminación de soportes laboriosa que dañaba las piezas y ralentizaba el rendimiento. El equipo necesitaba piezas de producción directamente desde la construcción, con la rigidez-peso y la resistencia ambiental necesarias para un robot que debía funcionar en todo el mundo, desde 55 °C y 99 % de humedad hasta temperaturas bajo cero en inviernos secos, sin que se dispararan los costes ni los plazos de entrega.
Solución
La robótica de WCB se ha estandarizado en EOS SLS y material de nailon para fabricar elementos estructurales del chasis, una cubierta de robot totalmente impresa en SLS y conjuntos clave, entre los que se incluyen una bomba peristáltica ligera, una botella de agua multipuerto pendiente de patente y una escobilla optimizada mediante CFD, directamente desde la impresora hasta su puesta en servicio.
«La impresión 3D nos ayuda a traspasar los límites de la fabricación tradicional y adentrarnos en un paraíso donde la forma solo viene dictada por la función. Con cada capa, las máquinas SLS de EOS dan vida a la imaginación de los soñadores, creando productos como nuestro robot E.L.M.O., que antes nunca se podrían haber fabricado».
Ujjawal Aggarwal, fundador de WCB Robotics.
EOS SLS eliminó la necesidad de retirar los soportes, conservó las características delicadas y permitió la creación de detalles finos de hasta ~0,5 mm sin comprometer la integridad estructural. La elección del material, EOS PA 2200, proporcionó la combinación adecuada de rigidez-peso, resistencia a la fluencia, estabilidad térmica y resistencia a la humedad. Fundamentalmente, la consistencia del proceso EOS proporcionó a WCB Robotics una calidad repetible en todos los lotes, lo que redujo la necesidad de reelaboraciones y simplificó el montaje posterior. En palabras de WCB Robotics, este fue el factor decisivo que convirtió la producción de lotes pequeños y alta complejidad, que resultaba prohibitivamente cara, en una operación viable.
«El factor decisivo fue el rendimiento del PA 2200 y la repetibilidad de las máquinas EOS. Obtenemos geometría compleja, diseño ultraligero y control dimensional de una sola vez, sin concesiones».Equipo de ingeniería de
: resumen interno, WCB Robotics.
Resultados
El cambio a EOS SLS modificó tanto la capacidad del producto como el ritmo del negocio. Técnicamente, WCB Robotics logró un control dimensional constante en más de 500 piezas únicas, integró vías de flujo internas que el mecanizado no podía realizar y componentes poliméricos duraderos que resisten climas adversos y mantienen baja la masa del sistema. Desde el punto de vista operativo, el equipo eliminó el trabajo de retirada de soportes, redujo los desechos y acortó los ciclos de iteración, lo que aceleró el tiempo de comercialización y permitió construcciones aptas para el campo que funcionan a un nivel de ruido silencioso de ~75 dB, al tiempo que mantienen la calidad de la limpieza.
El robot de limpieza E.L.M.O. de WCB Robotics funciona ahora de forma fiable con la bomba, la botella de agua, la escobilla de goma, los sistemas de transmisión y la cubierta impresos en 3D. La fabricación se puede ampliar fácilmente en función de las necesidades del mercado. Esto conlleva un bajo riesgo operativo, ya que la producción basada en la demanda minimiza los costes de almacenamiento y el riesgo de exceso de existencias.
«EOS SLS no solo hizo posible el robot, sino que también permitió que el negocio fuera escalable. Podemos iterar rápidamente, construir de forma repetida y enviar con confianza».
Ujjawal Aggarwal, fundador de WCB Robotics
Debido a que la complejidad del robot aumentó significativamente tras pasar a SLS, no fue posible realizar pruebas comparativas con los métodos anteriores. Sin embargo, en la práctica, muchas de las piezas actuales no podían mecanizarse con el peso objetivo desde el principio. Para determinados componentes, WCB observó una diferencia de coste de hasta 5 veces superior al del mecanizado, lo que subraya por qué SLS es la única vía viable para la producción de lotes pequeños y alta complejidad.
De un vistazo
- 18 veces menos tiempo de trabajo relacionado con los soportes, al eliminarlos y minimizar el posprocesamiento. Un ejemplo representativo, una ventosa, pasó de requerir unas 9 horas de trabajo manual a aproximadamente 30 minutos.
- Aceleración del tiempo de comercialización gracias a la rápida iteración del diseño y la fabricación directa de piezas funcionales para uso final.
- Reducción del coste unitario para construcciones de lotes pequeños y alta complejidad mediante la consolidación del mecanizado de múltiples pasos en construcciones SLS únicas. En casos específicos, el SLS demostró ser hasta cinco veces más rentable que el mecanizado.
- Mayor fiabilidad en el campo en todas las temperaturas y humedades: las piezas FDM de consumo suelen fallar a unos 45 °C, mientras que las piezas SLS se mantienen robustas, incluso con diseños más delgados, hasta los 60 °C.
- ~ Reducción del 68 % de la masa del sistema al permitir el objetivo de 16 kg; se estima que un diseño mecanizado comparable pesaría entre 30 y 50 kg.
- Funcionamiento silencioso demostrado a ~75 dB, adecuado para exposiciones en directo y demostraciones en interiores, al tiempo que se mantiene la calidad de limpieza (gracias a una geometría adaptada a la aplicación).
Breve perfil de la empresa
WCB Robotics (Hyderabad, India) fabrica E.L.M.O., un robot inteligente sin cuerdas para la limpieza de fachadas que limpia cristales de edificios altos de forma segura y sostenible. E.L.M.O. utiliza una tecnología patentada de succión sin contacto, componentes electrónicos de seguridad de grado automovilístico y consume aproximadamente 1 litro de agua por limpieza, mientras opera con vientos de hasta 100 km/h.
