A favor de la automatización: ¿cuándo le resulta rentable?
En el ensayo de materiales, los resultados deben ofrecer una información fiable sobre el material en sí –y no sobre cómo influye el usuario, los procesos manuales o los diferentes procedimientos en el laboratorio. El ensayo automatizado de materiales permite estandarizar los pasos de ensayo repetitivos, a reducir la influencia del usuario y a diseñar los procesos de ensayo para que sean más reproducibles.
Para los laboratorios de ensayo y el control de calidad, esto se traduce en una menor dispersión, una mayor comparabilidad y más libertad para que el personal cualificado pueda centrarse en la evaluación, el análisis y la mejora de los procesos.
Por qué los laboratorios de ensayo llegan al límite de su capacidad
Los ensayos de materiales constituyen la base para tomar decisiones sobre calidad, aprobar materiales y desarrollar productos. De sus resultados dependen las autorizaciones de producción, los plazos de entrega o las decisiones técnicas en el desarrollo de productos.
Al mismo tiempo, las exigencias a las que se enfrentan los laboratorios de ensayo aumentan considerablemente: más ensayos en menos tiempo, más exigencias en la documentación y trazabilidad, escasez de personal cualificado y una presión de costes cada vez mayor.
Esta situación resulta especialmente crítica cuando los ensayos rutinarios requieren gran parte del tiempo del personal cualificado. Aunque los usuarios experimentados pueden controlar adecuadamente muchos de estos factores, esto limita su disponibilidad para tareas más exigentes, como el análisis de datos, la evaluación de los materiales o el desarrollo de nuevos métodos.
Por tanto, la cuestión central no es solo: ¿Cómo se pueden ensayar más probetas?
Sino más bien: ¿Cómo pueden obtenerse resultados de ensayo reproducibles, comparables y fiables en términos de proceso?
El factor humano en el ensayo de materiales
En el ensayo de materiales, hay diversas variables que influyen en el resultado. Además del propio material, la máquina de ensayos, la preparación de las probetas y el usuario también desempeñan un papel importante. El objetivo de una estrategia de ensayo adecuada es reducir al mínimo todas las influencias no vinculadas al propio material.
En los procesos de ensayo manuales, la dispersión puede deberse, entre otros, a los siguientes factores:
- Distinta alineación de probetas
Si una probeta no se coloca siempre de la misma forma en las mordazas o portaprobetas, el resultado del ensayo puede verse alterado. Especialmente en ensayos rutinarios similares a las condiciones de producción en serie, es fundamental que la manipulación sea sistemática. - Medición imprecisa de la sección transversal
En muchos ensayos, las dimensiones de las probetas intervienen directamente en el cálculo de los valores característicos. Por tanto, unas mediciones imprecisas o realizadas de forma inconsistente pueden provocar resultados divergentes. - Influencia del calor o la humedad de las manos
El calor y la humedad de las manos pueden influir en el comportamiento a rotura de un material. Dependiendo del material, pueden verse afectadas propiedades como el límite elástico o la resistencia a tracción. - Diferentes procedimientos entre usuarios o centros
Cuando los ensayos se realizan en varios laboratorios, turnos o centros, las diferencias en los procedimientos de trabajo pueden generar una dispersión adicional. Para los departamentos de calidad, esto dificulta la evaluación de los resultados y puede hacer necesario repetir los ensayos.
Las consecuencias no son únicamente de carácter técnico. En el trabajo diario del laboratorio, unos resultados con elevada dispersión o difíciles de comparar implican un esfuerzo adicional, procesos de aprobación más largos y una base menos fiable para la toma de decisiones.
Cómo reducen la dispersión los sistemas de ensayo automatizados
Los sistemas de ensayos automatizados estandarizan los pasos repetitivos del proceso: alimentar, identificar y medir las probetas, realizar los ensayos, evaluar los resultados y documentarlos. De este modo, las series de ensayos se realizan en condiciones constantes.
En función de la tarea de ensayo, pueden integrarse sistemas adicionales, como escáneres de ID, medidores de sección transversal, durómetros, rugosímetros, sistemas de acondicionamiento térmico o conexiones a bases de datos.
De este modo, el aseguramiento de la calidad dispone de una base más fiable para la toma de decisiones. Los resultados pueden evaluarse con mayor seguridad, los procesos de aprobación son más predecibles y el personal cualificado del laboratorio puede centrarse en mayor medida en el análisis, la evaluación y la optimización de procesos.
La rentabilidad de la automatización: cuantificable y a largo plazo.
La decisión de adquirir un sistema de ensayos automatizado suele analizarse desde el punto de vista de la inversión necesaria. Sin embargo, el factor decisivo es la rentabilidad a lo largo de todo el ciclo de vida. Una mayor utilización de los equipos, unos resultados de ensayo más reproducibles, una aprobación más rápida de los productos y una mayor fiabilidad de los procesos permiten reducir los costes de forma permanente. Los siguientes indicadores muestran dónde se notan estos efectos en el día a día del laboratorio.
Más capacidad en laboratorio sin personal adicional
Datos de ensayo más precisos que aportan ventajas económicas
Entrega de productos más rápida al cliente
La rentabilidad de la automatización: el impacto económico.
Cada una de estas ventajas contribuye a mejorar la rentabilidad del laboratorio de ensayos. En conjunto, generan un valor añadido cuantificable: se aprovechan mejor los recursos disponibles, las decisiones se basan en datos de ensayo más fiables, los productos llegan más rápido al mercado y los procesos son más estables. De este modo, una inversión en automatización se convierte en una contribución a largo plazo a la productividad, la calidad y la competitividad.
Flexibilidad a pesar de la automatización
Una objeción habitual frente a la automatización de los ensayos de materiales es el temor de que los sistemas automatizados sean poco flexibles para adaptarse a requisitos de ensayo cambiantes. Sin embargo, los sistemas modernos deben ofrecer precisamente esa capacidad: Adaptación a nuevos materiales, cambios en las normas o aplicaciones adicionales.
Los sistemas de ensayo automatizados como ALEX, roboTest N y roboTest L permiten adaptar los procesos de ensayo a nuevas geometrías de probeta, secuencias de proceso modificadas o tareas de ensayo adicionales. SmartWizard, un asistente del software de automatización autoEdition3, ayuda a los usuarios a realizar estos ajustes de forma autónoma.
Al mismo tiempo, los ensayos manuales siguen siendo posibles en todo momento. De este modo, los ensayos especiales, las probetas individuales o los nuevos métodos pueden realizarse independientemente del proceso automatizado.
Cómo desarrollar una estrategia de ensayo automatizada en el laboratorio
Una estrategia de ensayo automatizada no comienza con la elección de un robot, sino con el análisis de la tarea de ensayo. En primer lugar, se analiza el proceso de ensayo existente: desde la identificación y medición de las probetas y su alimentación hasta el ensayo propiamente dicho, la evaluación y la documentación.
A partir de este análisis se determina el grado de automatización adecuado. Para series pequeñas de ensayos a partir de 10 probetas, la solución compacta ALEX puede ser suficiente. Para grandes volúmenes de ensayo, varios pasos o mediciones adicionales puede resultar adecuado el sistema de ensayos totalmente automatizado roboTest R.
El software de automatización autoEdition3 desempeña un papel fundamental. Controla, regula y supervisa la manipulación de las probetas, los procesos automáticos de medición y ensayo, así como el almacenamiento de los resultados de ensayo. El propio ensayo se gestiona, como en todas nuestras máquinas de ensayos de materiales de ZwickRoell, mediante el software de ensayo testXpert.
De este modo, las tareas de automatización y la gestión de los ensayos permanecen claramente separadas: autoEdition3 se encarga de la manipulación y del desarrollo del proceso, mientras que testXpert gestiona el ensayo propiamente dicho.
Las ventajas:
- Resultados de ensayo más reproducibles
- Menor influencia del usuario
- Mayor trazabilidad
- Menos tareas rutinarias y monótonas
- Bases más fiables para la toma de decisiones
- Aprobación más rápida de los materiales
- El aspecto más importante sigue siendo el mismo: Si las influencias del usuario y de la máquina se mantienen lo más constantes posible, el verdadero objeto del ensayo pasa a ocupar el centro de atención: el propio material.
¿Cuándo resulta rentable automatizar los ensayos de materiales?
La conveniencia de automatizar no debe evaluarse de forma general únicamente en función del tamaño del laboratorio. Lo decisivo es el proceso de ensayo específico: ¿Cuántas probetas se ensayan periódicamente? ¿Qué pasos de ensayo se realizan de forma repetitiva? ¿Qué procesos auxiliares, como la identificación de probetas, la medición de la sección transversal o la documentación, deben integrarse?
Según la experiencia de ZwickRoell, alrededor del 90 % de las automatizaciones se amortizan durante los dos primeros años. La calculadora de amortización permite hacerse una primera idea de si una automatización completa resulta rentable para una aplicación de ensayo concreta.
No obstante, sigue siendo importante realizar un análisis de amortización fundamentado. La rentabilidad depende, entre otros factores, del número diario de probetas, el tiempo de ensayo por probeta, el grado de automatización, los costes de personal, los horarios de trabajo, los modelos de turnos, las máquinas de ensayos existentes y las posibles modernizaciones.
Para realizar una evaluación fiable, ZwickRoell ofrece un cálculo de amortización individual basado en las necesidades concretas de ensayo.
Ready-for-Future: Compre hoy su máquina de ensayos y automatícela mañana
Qué productos demandará el mercado del mañana y cómo serán los ensayos correspondientes es algo que difícilmente podemos predecir hoy. Los nuevos materiales, los cambios en las normas o las aplicaciones adicionales pueden hacer que los laboratorios de ensayo tengan que adaptar o ampliar sus procesos de ensayo.
Una de las ventajas de los sistemas de ensayo modulares de ZwickRoell es que pueden prepararse para futuros requisitos. Incluso las máquinas de ensayos de funcionamiento manual pueden ampliarse posteriormente con un sistema de automatización cuando sea necesario. Si posteriormente se automatiza una máquina ZwickRoell existente, se puede seguir utilizando hasta el 80 % de los componentes disponibles.
Esto garantiza la seguridad de inversión: Los equipos actuales siguen siendo funcionales, mientras que el grado de automatización puede adaptarse a nuevos volúmenes de ensayo, requisitos de proceso o aplicaciones. De este modo, la máquina de ensayos no solo se adquiere para la tarea actual, sino que queda preparada desde el primer día para futuras ampliaciones.
Conclusión: La automatización ayuda a volver a centrar la atención en el material
La automatización de los ensayos de materiales es mucho más que un medio para reducir los pasos de trabajo manuales. Ayuda a los laboratorios de ensayo a minimizar la influencia del usuario, aumentar la reproducibilidad de los procesos de ensayo y utilizar de forma más eficiente los recursos disponibles.
Al mismo tiempo, la evolución de las soluciones de automatización modernas demuestra que la automatización ya no está reservada exclusivamente a los grandes laboratorios de ensayo. Desde sistemas básicos para ensayos rutinarios estandarizados hasta sistemas de ensayo totalmente integrados, existen diferentes niveles de automatización.
En última instancia, el objetivo fundamental de cualquier ensayo de materiales vuelve a ocupar el centro de atención: obtener propiedades mecánicas fiables en las que, en la medida de lo posible, solo influya un factor: el propio material.
