Manufactura en la nube móvil con sistemas ciber físicos aplicado en impresión 3D

Abstract

Desde su nacimiento en la Edad de Piedra, la industria ha sufrido cambios y ha evolucionado para brindar mejores y más eficientes métodos de fabricación, hasta llegar a la revolución industrial actual, la llamada Industria 4.0. Este nuevo fenómeno industrial trae consigo el uso de nuevas tecnologías cuyas características y objetivos buscan una cosa en común: la implementación de sistemas inteligentes. Entre estos sistemas se encuentra la fabricación digital, la cual tiene como objetivo la creación de objetos digitales en objetos físicos y viceversa, utilizando tecnologías de información y comunicación como pilares principales. Entre las tecnologías que entran en la categoría de la fabricación digital se encuentra la impresión 3D, éste es un método de fabricación aditiva que permite realizar objetos tridimensionales a partir de diseños digitales por medio de la adición de capas de material fundido. Esta tecnología, a pesar de ser relativamente nueva, se ha convertido en uno de los métodos de fabricación más utilizados hoy en día, debido a las ventajas que tiene en comparación con los métodos de fabricación sustractivos. Aun así, tiene algunos puntos débiles, entre los cuales se encuentra la necesidad de supervisar el proceso de impresión 3D de manera presencial, es decir, el usuario debe estar físicamente presente frente a la máquina supervisando el proceso de trabajo para actuar inmediatamente en caso de ocurrir algún inconveniente. Esto es especialmente difícil de realizar si las piezas por fabricar tienen una prolongación de tiempo de conclusión demasiado larga. Actualmente, existen dos métodos de impresión 3D tradicionales, en los cuales el problema anterior está presente. El primer método, es a través de la carga del archivo por imprimir a una memoria microSD, la cual se conecta directamente a la impresora 3D para poder realizar la pieza. El segundo, requiere de una computadora que tenga instalado un software de impresión 3D misma que se debe conectar directamente a la impresora 3D a través de un cable USB, siendo el principal inconveniente que la computadora no debe suspenderse, hibernarse o apagarse durante el proceso de impresión, pues en caso de que ocurra alguna de esas situaciones, el proceso será interrumpido. Cabe destacar que al igual que la supervisión, el control de las máquinas requiere que el usuario esté presente para poder manipular la impresora 3D o detener el proceso si alguna falla llegase a ocurrir. Es en base a estos detalles, que el objetivo de este trabajo es habilitar un sistema de manufactura en la nube móvil con sistemas ciber físicos aplicado en impresión 3D, con la finalidad de crear un ambiente de supervisión y control remotos. Para lograr lo anterior, se requirió el uso de ciertos elementos de software y hardware, tales como la plataforma de cómputo en la nube, una tarjeta electrónica que sirve como un sistema ciber físico, una cámara web que permite tener imagen en tiempo real del proceso y algunos sensores que actúan como fuentes de apoyo para incrementar la supervisión y el control de ciertos aspectos que afectan el proceso correcto de la impresión 3D, teniendo control sobre iluminación, flujo de filamento e incluso tener conocimiento de la humedad y temperatura que hay en el ambiente. Todo lo anterior conforma el sistema de impresión remoto que puede ser manipulado a través de dispositivos móviles, tales como un teléfono inteligente, una tablet o una computadora portátil. Los resultados obtenidos no solo muestran que el sistema es eficiente para ser utilizado, sino que además se destacan ciertas ventajas que tiene si se compara con los métodos de impresión 3D tradicionales, pues incluso el sistema está configurado para que, al concluir el proceso de fabricación, se notifique al usuario. El sistema incluso es mejor en términos de ahorro, tanto energético como económico.