En la fabricación de componentes plásticos destinados a las industrias médica y farmacéutica, la manipulación debe realizarse con precisión para evitar daños que puedan comprometer la esterilidad o el funcionamiento del producto. A medida que aumentan los volúmenes de producción y los requisitos de trazabilidad, los fabricantes también buscan integrar diferentes funciones de automatización en sistemas más compactos y sencillos de operar.
El Grupo Saxe, fabricante danés de soluciones de automatización, desarrolla celdas robóticas para los sectores del plástico, alimentación y farmacéutico. Sus sistemas combinan robots de cuatro y seis ejes con una plataforma de control basada en PC, que integra funciones como PLC, control de movimiento, seguridad e interfaz hombre-máquina (HMI).
Con experiencia en la fabricación de soluciones para la industria del plástico y en los requisitos de documentación del sector médico, la empresa ha encontrado un nicho en aplicaciones donde la precisión y la trazabilidad son fundamentales. Actualmente entrega aproximadamente una celda robótica cada dos semanas y recientemente amplió su capacidad con una nueva nave de producción en Randers, desde donde atiende principalmente a Escandinavia y otros mercados de Europa y Estados Unidos.
Control de calidad desde el proceso
En la industria farmacéutica, incluso pequeños defectos, como grietas o arañazos en los componentes plásticos, pueden afectar la esterilidad y, en determinados casos, el funcionamiento del producto final. Por ello, las piezas que salen directamente del proceso de moldeo por inyección requieren una manipulación cuidadosa y un seguimiento detallado de cada etapa.
Las soluciones desarrolladas por Saxe están diseñadas para extraer los envases de plástico de las máquinas de moldeo por inyección y transferirlos de manera segura y trazable a las siguientes etapas del proceso.
Los robots de cuatro y seis ejes de Stäubli constituyen la base de estas aplicaciones. Durante la extracción, los sistemas supervisan los parámetros del proceso y, cuando detectan piezas que no cumplen con los criterios establecidos, los retiran automáticamente. Solo los componentes que cumplen con los requisitos de calidad continúan hacia procesos como el llenado o el envasado.
De una unidad independiente a una celda integrada
Netstal, fabricante suizo de máquinas de moldeo por inyección y representado por Saxe en la región nórdica, es uno de los socios del proyecto.
En diseños anteriores, el robot se instalaba junto a la máquina de moldeo como una unidad independiente. Sin embargo, la demanda de soluciones llave en mano y con una menor huella llevó a Saxe a desarrollar una arquitectura en la que la celda de automatización se integra directamente en el bastidor de la máquina.
Este diseño permite aprovechar mejor el espacio disponible en los cuartos limpios de los usuarios finales y concentra los diferentes elementos de automatización en una misma solución.
Para estas celdas, Saxe utiliza una PC embebida CX5240 como controlador central. La plataforma reúne las funciones de PLC, control de movimiento, seguridad y HMI, mientras que TwinCAT 3 permite activar únicamente las funciones requeridas por cada aplicación.
En concreto, la empresa utiliza TwinCAT 3 PLC/NC PTP 10 para el código de aplicación y la gestión de ejes, y TwinCAT 3 HMI para la visualización. La comunicación con componentes de otros fabricantes se estandariza mediante OPC UA.
Comunicación en tiempo real
Al concentrar las funciones de automatización en una misma plataforma, el sistema reduce las interfaces entre los distintos elementos de control. El controlador se comunica en tiempo real con las unidades descentralizadas mediante EtherCAT, lo que permite reducir la latencia y simplificar tanto la planificación como el desarrollo y la puesta en marcha.
Un conector EtherCAT EK1122 funciona como conexión en estrella para el robot y facilita el intercambio de datos entre el controlador, el robot y los periféricos.
Para el servocontrol, Saxe utiliza servoaccionamientos de dos canales AX5203 en combinación con servomotores AM8022. Los módulos de E/S, entre ellos los terminales EtherCAT de la serie EL y los módulos EtherCAT Box EP2338 con protección IP67, permiten integrar sensores y válvulas de vacío.
La arquitectura también incorpora funciones de seguridad mediante terminales TwinSAFE, como EL1918 y EL2904, que supervisan las paradas de emergencia y las puertas de seguridad directamente a través de la red EtherCAT. Al compartir plataforma, el control y las funciones de seguridad pueden gestionarse de forma conjunta, lo que también facilita los procesos de validación y documentación.
Una operación simplificada
La combinación del control basado en PC y EtherCAT permite alcanzar tiempos de ciclo de pocos milisegundos, mientras que los datos del proceso se registran automáticamente para cumplir con los requisitos de trazabilidad.
Otro de los objetivos de Saxe ha sido simplificar la operación de las celdas. Ante la escasez de personal especializado, la empresa desarrolló el concepto de una máquina de un solo botón, diseñada para que operadores sin conocimientos específicos de robótica puedan poner en marcha y supervisar el proceso.
Al estar los robots integrados en el sistema de control de la máquina de moldeo por inyección, el operador puede gestionar el conjunto desde una interfaz estandarizada. Esto reduce la necesidad de intervenir directamente sobre diferentes sistemas y busca facilitar tanto la operación como el mantenimiento.
Una plataforma para integrar funciones
La colaboración entre Beckhoff y Saxe comenzó en 2012 y se desarrolló inicialmente a partir de la relación con el fabricante de robots Stäubli. Desde entonces, la plataforma de automatización se ha utilizado como base para integrar las diferentes funciones de las celdas robóticas.
Para Saxe, contar con una arquitectura estandarizada también facilita el servicio técnico, ya que las actualizaciones pueden gestionarse de manera centralizada. La comunicación entre los equipos de ingeniería permite, además, acceder a información sobre nuevas tecnologías, cálculos y actualizaciones de software.
La evolución de estas celdas muestra cómo la integración de robótica, control, seguridad y comunicación en una misma arquitectura puede responder a algunas de las necesidades de los procesos médicos y farmacéuticos: manipulación precisa, trazabilidad, aprovechamiento del espacio y operación simplificada.
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