Airbus automatiza el montaje estructural del A320

A medida que la industria de la aviación civil aumenta la producción de aviones de pasillo único, para satisfacer la creciente demanda, la automatización continúa siendo un facilitador clave. Más allá de simplemente aumentar la tasa de producción, la automatización flexible se ve como una forma de reducir el tiempo de inactividad y los costos de la máquina. Los robots industriales en serie se utilizan cada vez más para reemplazar tanto los sistemas de automatización de pórtico a medida como las operaciones humanas. Desde 2010, Airbus ha aumentado el volumen de producción de A320 de 34 aviones por mes a 60. Este aumento en el volumen continuará hacia una tasa de quizás 100 aviones en unos pocos años. Esta tendencia se refleja en Boeing, con tasas de producción de 737 siguiendo un curso similar, a pesar de un ligero retroceso debido a la reciente conexión a tierra global del 737 MAX.

Las aerolíneas gastan aproximadamente tres veces más dinero en combustible que en la compra de aviones. El peso reducido y el consumo de combustible son, por lo tanto, consideraciones más importantes que el precio de un avión. Esto significa que las compensaciones de diseño siempre priorizarán el rendimiento sobre la facilidad de fabricación, haciendo que la automatización de la producción de aviones sea mucho más desafiante que en otras industrias.

Los sistemas de pórtico a medida altamente precisos y confiables han dominado la automatización en la fabricación de aeronaves durante muchos años. Sin embargo, no están exentos de problemas. Estas enormes máquinas representan un único punto de falla que puede detener la producción durante largos períodos cuando algo sale mal. También operan en celdas dedicadas donde no se puede hacer nada más en una estructura. Los robots industriales ofrecen la posibilidad de utilizar múltiples máquinas estándar que funcionan en una estructura al mismo tiempo que los trabajadores humanos. Estos robots se pueden reemplazar fácilmente cuando se descomponen, lo que permite una producción relativamente ininterrumpida. El robot defectuoso puede repararse de forma remota antes de volver a la línea de producción.

Recientemente se ha presentado el cabezal de perforación preciso (ADH) multifuncional de Loxin , que permite que un robot taladre un agujero en el panel del fuselaje, frese un avellanado para la cabeza del remache, aspire el polvo, aplique sellador y coloque el remache. Ahora Airbus ha presentado su línea de ensamblaje automatizado de próxima generación en Hamburgo, que combina esta tecnología con otras soluciones avanzadas en automatización digital. Los componentes clave son la automatización robótica de alta precisión de la perforación y el relleno utilizados para unir estructuras de aviones, con un nuevo concepto para la logística de la fábrica que automatiza el flujo de componentes y productos alrededor de la fábrica.

La instalación de ensamblaje de estructuras de Hamburgo une los depósitos de fuselaje individuales en secciones cilíndricas y luego realiza el ensamblaje completo de estas secciones en fuselajes de aviones. Los fuselajes están equipados con sistemas eléctricos y mecánicos antes de ser enviados a las líneas de ensamblaje finales en Francia, Alemania, China y Estados Unidos.

“Al adoptar algunas de las últimas tecnologías y procesos, Airbus ha comenzado su viaje para establecer nuevos estándares en la producción de la Familia A320. Esta nueva línea de ensamblaje de estructuras de fuselaje es un facilitador esencial para la aceleración de la familia A320. Aumentar el nivel de automatización y robótica permite una fabricación más rápida y eficiente, manteniendo nuestro enfoque principal en la calidad. Dado el enorme éxito de la familia A320 y la cartera de pedidos, estamos tomando las medidas necesarias para garantizar que nuestro sistema de producción pueda igualar la excelencia de nuestros productos y que podamos satisfacer las necesidades de nuestros clientes para nuestro avión de pasillo único ". dijo Michael Schoellhorn, director de operaciones de Airbus.

Automatización de alta precisión

Los sistemas de automatización robótica se utilizan para "perforar y llenar". Este ha sido un objetivo clave para la automatización aeroespacial durante muchos años, debido a la gran cantidad de trabajo involucrado en la perforación de miles de agujeros e instalación de remaches en ellos. El principal obstáculo ha sido lograr la precisión posicional de 0.2 mm requerida en los paneles grandes.

Las estructuras de las aeronaves llegan en ensamblaje sin agujeros pretaladrados. Los paneles delgados y flexibles y los componentes de refuerzo están sujetos a plantillas, que controlan las tolerancias dimensionales. Es solo después de esta etapa que se perforan agujeros a través del conjunto, se aplica sellador a los agujeros y se fijan remaches para unir la estructura. Se utilizan dos tipos de robots para realizar estas reglas dentro de la nueva línea de ensamblaje del fuselaje A320.

La primera etapa del ensamblaje implica unir paneles curvos longitudinalmente para formar secciones cilíndricas de fuselaje. Hay ocho robots "Flextrack", esencialmente pequeñas máquinas de pórtico en las pistas, que se arrastran a lo largo de estas juntas, perforando y avellanando agujeros para filas de sujetadores. Cada junta longitudinal requiere de 1.100 a 2.400 agujeros.

La siguiente etapa es unir estas secciones cilíndricas para formar el fuselaje. Se utilizan robots de 7 ejes para crear estas juntas orbitales, con efectores finales multifunción que pueden perforar, avellanar, aplicar sellador e insertar sujetadores. KUKA Systems ha integrado robots KUKA estándar con guías de movimiento lineal para aumentar considerablemente el volumen de trabajo de estos robots. Cada articulación orbital requiere 3.000 remaches, y 12 de estos robots se utilizan para realizar este proceso.

Logística avanzada de fábrica

Quizás aún más significativo que el uso de robots industriales son las soluciones radicales a la logística implementadas en la línea de ensamblaje del fuselaje A320. Esto combina una serie de conceptos, con la mayor parte de la logística llevada a cabo por encima para mantener un ambiente de piso limpio.

Los paneles curvos, o "conchas", se entregan en la primera etapa de ensamblaje utilizando un sistema automatizado de grúas de pórtico. Esto funciona como un sistema ferroviario invertido, con paneles que cuelgan de una red de rieles que tienen uniones, puntos y plataformas giratorias para dirigir los componentes alrededor de la fábrica.

El impulso para mantener la logística en lo alto y mantener el ambiente limpio del piso se lleva más allá con un nivel de logística separado sobre el piso principal de la fábrica y un sistema de transporte de tubos neumáticos para la entrega de componentes pequeños como remaches y contenedores de sellador.

Las grandes secciones del fuselaje y el ensamblaje completo se mueven alrededor de la fábrica utilizando vehículos guiados automatizados (AGV), así como una gran grúa pórtico.

Esta fábrica finalmente está reuniendo muchas de las soluciones de automatización de las que se ha hablado y en desarrollo durante los últimos 20 años.

Fuente: Engineering.com