LA UPC lidera dues aliances estratègiques en indústria 4.0 i impressió 3D

15/1/2020

La UPC és la institució catalana que participa en més àmbits tecnològics transformadors i la que gestiona més pressupost en projectes d’R+I que arribin amb èxit a la indústria, dins del programa de tecnologies emergents que ha endegat la Generalitat de Catalunya per impulsar la valorització i la transferència de resultats de la recerca. En concret, la UPC participa en sis de les nou agrupacions o aliances estratègiques d’entitats de recerca impulsades pel Govern català, i en lidera dues, la dedicada a Indústria 4.0 i la d’impressió 3D, respectivament. 

El programa de la Generalitat s’emmarca en l’estratègia d’R+I per a l’especialització intel·ligent de Catalunya (RIS3CAT) i compta amb cofinançament del Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER). L’objectiu del programa és fomentar la cooperació entre centres de recerca de referència i potenciar la investigació i la innovació, de manera que els resultats de les investigacions arribin al mercat i contribueixin a incrementar la competitivitat de l’economia. En total s’impulsaran nou àmbits que són els dos que lidera la UPC i altres sis vinculats al cervell humà, la utilització de dades massives en les ciències de la vida, la internet de les coses, els processadors de baix consum, les tecnologies quàntiques, l’energia de fusió i el grafè.
 
En l’àmbit de la Indústria 4.0, s’ha creat l’agrupació Looming Factory, una aliança entre grups d’R+D+i del món universitari i de la indústria per facilitar i accelerar la introducció al mercat de tecnologies emergents alineades amb les necessitats i els nous reptes industrials que resulten de la transformació digital: fàbriques intel·ligents i connectades, i  robòtica de col·laboració en entorns productius, amb demostració d’aquestes tecnologies en entorns reals. 

Looming Factory està coordinat pel centre de recerca en Accionaments Electrònics i Aplicacions Industrials (MCIA, per les seves sigles en anglès), i es proposa desenvolupar i validar en plantes pilot de sistemes productius les tecnologies digitals de l’anomenada Quarta Revolució Industrial, caracteritzada per la interconnexió de màquines i sistemes i la integració operacional dels treballadors amb l’entorn productiu, així com l’intercanvi d’informació amb els sistemes de logística i distribució. Es desenvoluparan quatre projectes que sumen una inversió global de 4 milions d’euros:

• Smart Factory, centrat a desenvolupar algoritmes de monitorització avançada per a sistemes més complexos, grans, heterogenis i interdependents, i incorporant aspectes com l’eficiència energètica, l’impacte ambiental i la seguretat amb alta resolució, a partir de les dades proveïdes pels nous sensors i actuadors. El projecte incrementarà la flexibilitat i l’adaptació dels sistemes de monitorització i control, que han de permetre implementar estratègies de manteniment predictiu i ser capaços de donar respostes en situacions de fallida o mal funcionament de les plantes industrials (health aware control).
• Connected Factory, centrat en els sistemes de comunicacions. La major dificultat d’aquests sistemes resideix en l’operació amb escales de temps diferents i diversos ordres de magnitud de les dades en els diferents nivells, des de  la planta a la distribució i el comerç. El proper desplegament de xarxes 5G, l’ús àmpliament estès de nous protocols de comunicació a l’empresa i la implantació real d’Ethernet Industrial a les plantes de fabricació amb xarxes TSN, que combinant l’ample de banda de les xarxes informàtiques Ethernet amb els temps de resposta dels busos de camp digitals de la indústria,  estan modificant i reduint les dificultats de retards i qualitats dels serveis de comunicació industrial.
• Robots on Factory: aborda l’ús de l’espai de treball per part de braços robots o de robots mòbils i la seva col·laboració amb treballadors. Això inclou el disseny dels robots per tal de fer-los adients a espais propis d’indústries petites i mitjanes, així com la implementació i l’aprenentatge de formes de moviments i de navegació que siguin segurs per a les persones. El projecte inclou l’estudi i el desenvolupament de les eines d’aprenentatge que han de facilitar la interacció entre persones i robots, així com la programació, l’ensinistrament o la demostració de casos.
• Factories of the Future: inclou els demostradors de tecnologies desenvolupades en els projectes anteriors, que seran materialitzats a la Planta Pilot de Fabricació Digital del CIM UPC, tant de tipus harware (demostradors de producció) per a la producció per lots i robotitzada, com de software (plataformes col·laboratives) per a dades i serveis.

En l’àmbit de les manufactures additives (impressió 3D), s’ha creat l’agrupació BASE3D, que lidera CIM UPC. Aquest nucli de coneixement aplega centres de recerca que potencien l’R+D+i en impressió 3D i que es proposen augmentar els índex Technology Readiness Level (TRL) l’escala per mesurar la maduresa de la tecnologia abans d’arribar al mercat– de diverses línies en què s’estructuren actualment les formes de fabricar additivament per capes. En aquesta línia s’executaran projectes que sumen una inversió global d’uns 3,7 milions d’euros i que inicialment seran:

• Llum3D, enfocat a estudiar les tecnologies 3D relacionades amb la llum per a la fabricació additiva, amb l’objectiu de millorar els materials i el seu ús per a les seves diferents aplicacions. S’orienta a aconseguir, per exemple, millorar els materials en pols per a diferents aplicacions, optimitzar els paràmetres de simulació del procés d’impressió i crear noves resines per a impressió 3D.
• Fuse3D, que té el repte de millorar l’adhesió entre capes de material i augmentar la seva resistència, combinar diferents materials a l’hora d’imprimir per obtenir diferents superfícies i poder crear geometries de més altura, entre d’altres. Amb aquestes fites es duran a terme estudis, caracteritzacions i optimitzacions dels materials i processos d’impressió, i s’integraran en el procés la definició de les propietats mecàniques del producte. 
• Ink3D, centrat a donar resposta als grans reptes tecnològics de la impressió per deposició de materials viscosos a temperatura ambient. L’objectiu és millor la fabricació de peces complexes i multimaterials, i el disseny de sistemes d’impressió més eficients. 
• Hybrid3D, que té com a finalitat el desenvolupament, l’optimització i la integració de diferents tecnologies de fabricació additiva per obtenir un nou procés de fabricació híbrida (amb diferents tipus de tecnologies d’impressió) i multimaterial de gran qualitat. S’assajaran simulacions del comportament de materials líquids i viscoelàstics com a possibles components de la nova tecnologia. Es dissenyarà un software que permeti tractar els dissenys digitals de peces de diferents material.

En l’agrupació BASE3D hi participen el grup de recerca de Biomaterials, Biomecànica i Enginyeria de Teixits de la UPC, el Centre Internacional de Mètodes Numèrics en l’Enginyeria (CIMNE), l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), l’Institut Químic de Sarrià, la Fundació Sant Joan de Déu, l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) i altres grups de recerca de les universitats de Girona (UdG), de Barcelona (UB) i Autònoma de Barcelona (UAB), així com el LEITAT i Eurecat.