Automatización de Soldadura Ofrece Beneficios a Fabricantes Grandes y Pequeños

Hay una escasez global de soldadores calificados, y esa brecha solo va a aumentar. Soldar es un trabajo difícil, a menudo repetitivo y monótono, con constante exposición a humos y destellos de arco. Las posturas incómodas y los movimientos repetitivos conllevan el riesgo de lesiones, y la necesidad de mantener un enfoque constante en el cordón de soldadura desgasta incluso a los soldadores más experimentados.

No es de extrañar que reclutar a las generaciones más jóvenes para la soldadura sea un desafío en toda América, Europa y Asia. Las proyecciones indican que se necesitarán más de 1,000,000 de soldadores adicionales en los próximos 25 años, y las escaseces inmediatas en los EE. UU. son de 85,000. Y la escasez sólo se acelerará en los próximos años, ya que el soldador promedio está a menos de 10 años de la jubilación.

La escasez de soldadores calificados tiene un impacto inmediato en talleres de todos los tamaños, siendo el más obvio los cuellos de botella en la producción. Los talleres de fabricación están luchando por mantenerse al día con las necesidades de producción de sus clientes actuales, poniendo esas relaciones en riesgo. En muchos casos, el cliente final no tiene más opción que contratar a un segundo proveedor para asegurar un suministro constante de soldaduras. Para la producción de soldadura interna, los volúmenes totales de producción de productos terminados pueden verse afectados, limitando las ventas totales. Y para los talleres que luchan por mantenerse al día con la demanda de sus clientes actuales, internos o externos, no hay capacidad de soldadura para atraer nuevos clientes y hacer crecer el negocio.

“Es difícil encontrar personas buenas y calificadas que estén dispuestas a venir aquí y trabajar.”

Presidente de MT Solar, Travis Jordan

Una respuesta común a la escasez de soldadores es programar más horas extra para aumentar los volúmenes de producción. Si bien este enfoque puede ser efectivo a corto plazo, es muy difícil de sostener durante semanas y meses. Este tema fue estudiado por primera vez en 1947 por el Departamento de Trabajo de EE. UU. investigando la producción de defensa al final de la Segunda Guerra Mundial. Encontraron una disminución en la productividad a medida que aumentaban las horas extra, con una disminución del 8% a las 50 horas y del 22% a las 70 horas. En un estudio de 2020, John Pencavel de la Universidad de Stanford encontró que un aumento del 10% en las horas extra redujo la productividad total en un 2.4%, y a más de 55 horas por semana, la caída en la productividad fue del 24%. Esto fue confirmado además en un estudio de J. Nevision de OAK Associates, quien encontró una caída del 25% en la productividad a las 60 horas por semana.

Las reducciones en la productividad son solo la punta del iceberg, ya que la salud mental, la estabilidad familiar, la seguridad laboral, la satisfacción laboral y la rotación de personal sufrieron a niveles más altos de horas extra. El costo total en este mercado laboral competitivo es significativo.

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Sin una solución inmediata a la vista para la escasez de soldadores, el desafío es aumentar la productividad y la producción con el equipo de fabricación existente. Y es aquí donde entra la soldadura robótica.

Las inversiones en automatización para aumentar la productividad no son nuevas: los robots de soldadura por arco han estado en el mercado desde finales de los años 70. Pero el enfoque tradicional de robot para la soldadura automatizada tiene limitaciones muy reales, incluyendo

• Espacio en el piso – la protección de seguridad requerida por la automatización tradicional consume grandes porciones del espacio en el piso de la fábrica.
• Complejidad – los robots tradicionales son difíciles de programar, operar y mantener. Los talleres pequeños simplemente no tienen los recursos calificados para dedicar a la automatización tradicional, y los talleres grandes no quieren el gasto.
• Plazos de entrega – los plazos de entrega de la automatización tradicional son típicamente de 3-5 meses, una eternidad para un taller que lucha contra los desafíos laborales día a día.
• Flexibilidad limitada – los robots tradicionales son difíciles de mover a una nueva ubicación y de reprogramar para nuevas piezas, limitando la eficiencia general.
• Costo total – dados todos los puntos anteriores, la soldadura robótica tradicional es una inversión costosa que es difícil de justificar.

Lo que nos lleva a la soldadura con robots colaborativos, que llegó al mercado a finales de 2018. La soldadura con cobots tiene ventajas significativas sobre la soldadura robótica tradicional:

• El espacio en el piso no es un problema. Con una evaluación de riesgos adecuada y EPP para el operador, los soldadores cobot pueden desplegarse a lo largo de las líneas de soldadura manual sin cercas de seguridad, interbloqueos o barreras. Con frecuencia, los soldadores cobot pueden utilizar herramientas y fijaciones existentes.
• Las soluciones de soldadura con cobot basadas en UR pueden ser programadas y operadas por soldadores, no por ingenieros de robots.
• Los largos plazos de entrega son cosa del pasado. Las soluciones de soldadura con cobots de UR pueden estar en producción en semanas, no meses. De PO a producción en 3 o 4 semanas es común.
• La programación sencilla proporciona la máxima flexibilidad. El viejo adagio "Puedo soldarlo antes de que puedas programarlo" ya no se aplica. Las nuevas piezas pueden programarse en minutos, maximizando la flexibilidad.
• El costo total es típicamente de 1/3 a ½ del costo de la automatización tradicional. Y con plazos de entrega cortos, las soluciones de soldadura con cobots de UR proporcionan ROI en tiempo récord.

Aumentar la productividad con la soldadura de cobots se trata de aprovechar al máximo a los soldadores calificados en el personal. La configuración más común es un soldador experimentado operando un sistema de soldadura con cobot. El soldador experimentado programa el cobot y las variables de soldadura, fija los componentes en la estación 1 mientras el sistema de soldadura con cobot está en arco en la estación 2, y asegura soldaduras de calidad después del ciclo. El tiempo de arco se maximiza, y el soldador calificado se retira de los humos y el destello del arco. Esta configuración puede duplicar efectivamente la producción de un soldador calificado, y con la configuración adecuada de múltiples fijaciones, la soldadura puede continuar durante los descansos, el almuerzo y el final del turno para obtener ganancias aún mayores.

Dependiendo de la mezcla de piezas y las especificaciones de soldadura, un soldador calificado puede operar 2 o 3 sistemas de soldadura con cobot. Y para soldaduras más grandes, el cobot y el soldador calificado pueden trabajar en la misma pieza, aunque esta configuración requiere una evaluación de riesgos cuidadosa y el PPE adecuado.

La destreza del cobot también puede contribuir a aumentar la productividad. La soldadura manual requiere línea de visión hacia la trayectoria de soldadura, y la reposición manual de la pieza (o del soldador calificado), reduciendo el tiempo de arco y en muchos casos duplicando efectivamente los tiempos de ciclo. La soldadura automatizada puede alcanzar alrededor, sobre y a través de la pieza para llevar la antorcha a la trayectoria de soldadura, reduciendo los tiempos de ciclo de la pieza y aumentando el rendimiento.

“Antes, el soldador tenía que rotar y manipular manualmente la fijación. Ahora el robot se mueve en lugar de la pieza, lo que significa que podemos soldar de dos a seis veces más rápido que hacerlo a mano.”

Nick Ogle, especialista en robótica de Raymath

Los sistemas de soldadura con cobot también pueden ofrecer tiempos de ciclo más rápidos simplemente por su capacidad de seguir una trayectoria con precisión a velocidades mayores de las que puede mantener la soldadura manual. En el caso de la soldadura MIG o TIG, la velocidad del cobot puede permitir ajustes en el proceso de soldadura para reducir los tiempos de ciclo. En el caso de la soldadura láser, el cobot puede ser el habilitador, permitiendo una mayor potencia de salida y tiempos de ciclo más cortos en metales de calibre delgado.

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La productividad se mide neta de desperdicios y retrabajo, por lo que mejorar la calidad impacta directamente en el rendimiento general del taller. El control rígido de los parámetros de soldadura y el ángulo y la ubicación de la antorcha reducirá los desperdicios y rechazos. La adición de visión, láser y detección a través del arco puede incluso mantener el control en piezas con ajuste inconsistente o deficiente. Aunque las soluciones de soldadura con cobot mejorarán la calidad en cualquier pieza, es sorprendentemente eficaz con piezas pequeñas y repetitivas de alto volumen. Los gerentes de taller han informado una caída en la calidad al final de un turno, ya que incluso los soldadores calificados pierden el enfoque y la concentración después de soldar cientos de piezas simples. En muchos casos, las piezas pequeñas y repetitivas son el mejor punto de partida para una solución de soldadura con cobot, y pueden ser cargadas y descargadas por un operador de máquina en lugar de un soldador. Como beneficio adicional, la automatización de las piezas repetitivas libera al soldador calificado para trabajar en piezas más complejas y de mayor valor.

Parte del desafío laboral en la soldadura no es solo la contratación, también es crucial aumentar la satisfacción laboral de los empleados actuales. Automatizar lo tedioso, sucio y peligroso aumenta la seguridad, reduce las reclamaciones de compensación del seguro y aumenta la satisfacción laboral de los empleados. Cuando esos mismos beneficios son reconocidos por los posibles empleados, el proceso de contratación es mucho más fácil.

“Las mismas personas que temían al cobot, ahora me llaman los fines de semana, sugiriendo nuevas piezas para ejecutar en el cobot. Ha sido un gran impulso para la moral de nuestra cultura de trabajo.”

Justin Montes, CEO de DeAngelo Marine

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