Proyección láser como ayuda al montaje aeronáutico

En los montajes aeronáuticos hay procesos en los que es necesario conocer la localización exacta de determinadas operaciones, como taladrar, colocar bridas o ubicar de forma manual los plies de fibra de carbono. Igualmente, también es necesario conocer otra información detallada sobre la operación a realizar, como el diámetro del taladro, la secuencia o el código de la pieza que va colocada en cada posición.

En este sentido, la precisión es fundamental para la correcta ejecución de estas operaciones, ya que las tolerancias son muy estrictas. Por ello para realizar el montaje se utilizan plantillas que garantizan la perfecta realización de la tarea en cuestión, definiendo tanto la secuencia como los parámetros fundamentales y críticos para la operación (dimensiones de los componentes de uniones, pares de apriete en uniones, características de sistemas de sellado, etc).

Sin embargo, ante la necesidad de buscar una alternativa a las plantillas utilizadas en el montaje, que son difíciles de elaborar, costosas de fabricar y almacenar y susceptibles de sufrir modificaciones, Airbus Defence & Space puso en marcha el proyecto Samba láser para aplicar la proyección láser al proceso de montaje.

El sistema SAMBA Láser proporciona al operador la información que necesita para la realización de las tareas de montaje

El sistema SAMBA Láser (Sistema de Ayuda al Montaje BAsado en Láser) sustituye esas plantillas por una proyección directa sobre las estructuras del avión de la información relativa a los procesos de montaje.

El sistema ha sido implementado en la estación de montaje de alas de la línea de montaje final del Airbus A400M. El desarrollo, que está perfectamente integrado con las herramientas PLM de Dassault Systems, mejora la trazabilidad de los procesos reduciendo el tiempo requerido para generar y mantener la documentación del montaje.

Con el resultado del proyecto, se ha dado un salto importante en la vinculación de sistemas de programación en contexto a grandes maquetas electrónicas que van sufriendo modificaciones al mismo tiempo que lo hace el estado de madurez del producto, lo que permite utilizar información relativa a la fabricación que haya sido incluida por la oficina de diseño.

Hasta ahora, el sistema de proyección láser sólo había sido usado como soporte a la producción de elementales de fibra de carbono, mientras que el proyecto SAMBA Láser propone el uso de este tipo de tecnología en líneas de montaje final de las aeronaves.

Para ello, se ha desarrollado un software específico integrado con CATIA/DELMIA v5 (software de CAD/CAM utilizado por Airbus). Además, el sistema está completamente coordinado con el PDM (Product Data Management) de la compañía, con lo que el aprovechamiento del sistema es inmediato y se integra en el ciclo de vida del producto, sin que su implantación suponga un alto esfuerzo.

El sistema SAMBA Láser proporciona al operador la información que necesita para la realización de las tareas de montaje y lo va guiando a lo largo de todo el proceso en sustitución de las plantillas utilizadas habitualmente en el ensamblaje de aviones. De esta forma, se ahorra tiempo en la elaboración de la información necesaria para el proceso y se evita la impresión de plantillas (mylar, planos impresión de Instrucciones Técnicas –ITs-). Además, se minimiza el riesgo de errores.

El procedimiento consiste en que el ingeniero programa sobre la maqueta electrónica en 3D la información relativa a los procesos de montaje que el operario posteriormente verá proyectada sobre el avión ayudándole a la hora de realizar las tareas de montaje.

Se estima que el tiempo necesario para recopilar los elementos requeridos para realizar la operación (útiles, mylar, etc), el requerido para ensamblarlos en el lugar de trabajo y el necesario para lograr una perfecta coordinación pueden llegar a sumar un alto porcentaje del tiempo demandado para todo el proceso. Con este sistema de soporte al montaje basado en proyección láser, se consigue un considerable aumento de la productividad en la realización de determinadas operaciones de montaje.

El sistema SAMBA Láser se está actualmente implantando tanto en la FAL de San Pablo (Sevilla) como en la de Getafe (Madrid)

Las tecnologías más significativas desarrolladas en el proyecto son:

• Sistemas de proyección Láser aplicados al montaje.
• Sistemas PDM. Manejo de datos referentes a la estructura del producto.
• Programación C++ utilizando la herramienta CAA-RADE de Dassault Systèmes, con el objetivo de crear los nuevos comandos, incluyéndolos en los menús o en las barras de herramientas de CATIA.
• Interfaz entre sistemas de programación y sistema de proyección.

El proyecto, que marca una ventaja frente a los fabricantes de la competencia y en el que ha participado el grupo de investigación de Sistemas Informáticos de la Universidad de Sevilla y las compañías T-Systems y VIRTEK, ha suscitado gran interés por su utilidad y por la incorporación de funcionalidades muy novedosas, como un sistema de programación en contexto, un potente interfaz entre el sistema de programación y el de proyección y una nueva versión del software de control específicamente ideado para proyectar información del montaje.

A día de hoy este sistema se va a implantar en el montaje de aviones A330-MRTT (Tanqueros). No obstante, actualmente hay en marcha programas piloto para su uso en el A400M y C295.

Gracias a la introducción de este sistema se ha conseguido un incremento de la productividad que se ha traducido en una mejora en los tiempos con unos ahorros medidos superiores al 50%.

El sistema se está actualmente implantando tanto en la Final Assembly Line (FAL) de San Pablo (Sevilla) como en la de Getafe (Madrid) y la compañía trabaja en próximos pilotos en otras FAL.

Asimismo el sistema se ha patentado en publicaciones científicas:

• Augmented Reality using Laser projection for the Airbus A400M wing assembly. Proceedings of 29 International Manufacturing Congress. 2012, pp. 154-162. ISBN: 978-1-85923-253-8.
• Proyección Láser como soporte al proceso de montaje del ala del Airbus A400M. XIX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Actas, Vol. 1, 2012, ISSN: 0212-5072.

Por último, esta tecnología, además de emplearse en el proceso de montaje, se puede utilizar para otros trabajos asociados al montaje aeronáutico como, por ejemplo, la verificación de elementos ya instalados.

Para Airbus Defence and Space el balance de este proyecto es indudablemente positivo. “La colaboración con Corporación Tecnológica de Andalucía (CTA) desde un punto de vista estratégico es fundamental para mantener a la Comunidad Andaluza en la vanguardia de la investigación y desarrollo de proyectos de I+D+i. En cuanto a nuevos proyectos comentar que en una industria como es la aeronáutica el avance es continuo, la búsqueda de soluciones constante, así como la mejora de los procesos y la optimización de recursos”.