Los científicos de Fraunhofer han desarrollado una tinta a base de cerámica extremadamente resistente al calor. Esto permite por primera vez codificar componentes metálicos mecanizados en la industria del automóvil a temperaturas superiores a los 1000ºC. El código se puede escanear y está vinculado a una base de datos donde se almacenan todos los parámetros de producción de un artículo determinado.
Las ventajas de esta tecnología no son solo la posibilidad de detectar errores de producción y componentes defectuosos en una etapa temprana. También abre amplias posibilidades para un diseño más eficiente de cadenas de proceso en la industria. Gracias a los aditivos especiales de la tinta, se puede evitar incluso la falsificación de componentes.
El etiquetado de componentes para que cada uno pueda ser rastreado y rastreado es un requisito importante para los procesos de digitalización en la industria manufacturera. En la industria metalúrgica, los esfuerzos en esta área han fallado anteriormente porque muchos componentes metálicos deben calentarse en varias etapas del proceso. Los códigos impresos de forma convencional se destruyen cuando se calientan y, por lo tanto, ya no se pueden leer.
Profe. Thomas Härtling, jefe de grupo de métodos de prueba ópticos y nanosensores, y su equipo en el Fraunhofer e IKTS han desarrollado ahora una tinta que puede soportar temperaturas superiores a 1000ºC en un horno sin sufrir daños. La tinta Ceracode consta de partículas cerámicas resistentes al calor y un componente de vidrio. En el horno, el vidrio derretido asegura que la marca esté adherida al metal, pero que sea fácil de leer.
Por primera vez, la tinta Ceracode permite impartir marcas altamente estables a piezas metálicas, especialmente aquellas calentadas durante la producción en la industria automotriz. Para desarrollar la tecnología, los científicos de Fraunhofer utilizaron sus muchos años de experiencia en el campo de la cerámica y los materiales a base de cerámica.
Tinta resistente al calor para metal
Considere el siguiente escenario de aplicación: durante una inspección aleatoria en una planta de fabricación de automóviles, un trabajador descubre un componente metálico defectuoso. Su geometría está fuera de especificación y la pieza no tiene la forma correcta. El artículo tiene una marca, llamada código Data Matrix, que lo identifica de manera única por su número de serie. El empleado puede leer este código con un escáner. El display abre una base de datos donde se visualizan todos los parámetros del proceso de producción del elemento, como temperatura y tiempo de residencia en el horno, datos geométricos y presión de prensa.
Ahora es fácil identificar el problema: la presión de la prensa no fue lo suficientemente alta durante un determinado paso del proceso. Con solo unos pocos clics, el trabajador puede ver todos los demás componentes que se han procesado con una presión de prensa incorrecta y, por lo tanto, están defectuosos. Luego se desechan rápidamente; si es necesario, el robot puede hacerlo de forma totalmente automática. El laborioso trabajo de verificar todos los componentes que pueden haber fallado y eliminar manualmente los rechazos es cosa del pasado, y el proceso de producción puede continuar de inmediato.
Digitalización de cadenas de procesos
La combinación de la tinta Ceracode y el código Data Matrix estandarizado, ampliamente utilizado en la industria, proporciona un nuevo impulso para la digitalización de los procesos de fabricación en la industria del metal. “La calidad de cada componente o pieza de trabajo puede registrarse a lo largo de la cadena de valor en cualquier momento, y los defectos pueden identificarse al comienzo de la producción y abordarse de manera específica. Esto no solo ahorra energía a las empresas, sino que también significa que no desperdician materias primas y pueden reducir su huella de carbono”, explica Härtling.
En general, esto hace que el proceso de fabricación sea mucho más eficiente y rentable. Los datos de proceso almacenados en la base de datos también facilitan la configuración de cadenas de procesos adaptables. Si el fabricante sabe qué parámetros físicos se utilizaron para fabricar el producto, los pasos y procesos posteriores se pueden adaptar y optimizar de manera flexible.
Según el escenario de la aplicación, la base de datos se puede complementar con información adicional según sea necesario. Por ejemplo, los datos de consumo de energía y fuente de energía pueden incluirse para cada paso de procesamiento y luego usarse para calcular las emisiones de gases de efecto invernadero para cada componente. “Cada vez más fabricantes solicitan este tipo de características que les permitan ejecutar procesos de producción transparentes y eficientes en recursos”, explica Härtling.
El proyecto es también el resultado de una cooperación exitosa. Mientras que el equipo de Fraunhofer IKTS desarrolló la tinta y continúa trabajando para optimizarla, el socio del proyecto Senodis Technologies GmbH en Dresden es responsable del desarrollo y la comercialización del software. Senodis Technologies es parte de Fraunhofer IKTS y se enfoca en aprovechar el amplio potencial de la tinta a base de cerámica para brindar nuevas aplicaciones a los clientes industriales y acelerar la digitalización de sus cadenas de valor. Su oferta está dirigida principalmente a clientes de las industrias del metal, la automoción y la cerámica.
Intercambio de datos Catena-X
Además de optimizar la producción, la tecnología Fraunhofer IKTS también allana el camino para un intercambio de información aún más amplio entre fabricantes, proveedores y subcontratistas. En la industria automotriz, ya están conectados a través de una red compleja. En el futuro, el intercambio de información se realizará a través de la plataforma web Catena-X, actualmente en desarrollo.
Como ecosistema colaborativo de datos automotrices, tiene como objetivo permitir el intercambio de datos seguro y simple entre fabricantes, al tiempo que garantiza que cada participante tenga soberanía sobre sus propios datos. Por lo tanto, las empresas participantes solo comparten los datos que realmente quieren divulgar.
Gracias a Ceracode, la información detallada sobre los parámetros de proceso de los componentes metálicos ahora se puede integrar en la red Catena-X por primera vez. Una vez más, los datos que el fabricante no quiere compartir, como los detalles internos del proceso de fabricación o la composición exacta del material del componente, seguirán estando protegidos en la red interna de la empresa.
Prueba de falsificaciones con Ceracode
El sistema de codificación de tinta resistente al calor y DataMatrix ha alcanzado la madurez y ahora está disponible comercialmente a través del socio del proyecto Senodis Technologies GmbH. Las empresas de fabricación pueden instalar fácilmente el sistema y ejecutarlo, incluso el proceso de actualización de las máquinas existentes no es un problema. Las impresoras y escáneres Data Matrix utilizados cumplen con los estándares de la industria aplicables.
Además, la tecnología de tinta es altamente personalizable según las necesidades y la aplicación del cliente. Un ejemplo es la protección de los productos contra la falsificación. “Para ello, añadimos pigmentos especiales a la fórmula de las pinturas a base de cerámica, gracias a los cuales brillan en un color específico bajo la luz ultravioleta. Esta es una opción interesante para los clientes industriales que compran piezas que consisten en aleaciones metálicas particularmente caras o componentes para sistemas relacionados con la seguridad”, explica el investigador de Fraunhofer Härtling.
En el próximo paso, los científicos de Fraunhofer están trabajando en una forma de imprimir piezas de metal curvas o con formas. Los algoritmos mejorados de reconocimiento de imágenes podrán leer códigos con precisión incluso en superficies metálicas irregulares o curvas.