PMI Aumenta Eficiência de Soldagem com Robôs Colaborativos

A Processed Metal Innovators LLC (PMI), Bloomer, Wis., é uma fabricante de metal que produz centenas de diferentes peças de metal estampadas e soldadas para equipamentos pesados, automóveis, eletrodomésticos e mais. Tamanhos das peças variam de algumas polegadas a 10' (3,048 m), e de material de calibre fino a 3/4" (19,05 mm) e mais pesado.

A PMI começou com seis funcionários no início dos anos 1990. Mudou para sua localização atual em 1998 e cresceu para empregar bem mais de 100 funcionários. A instalação começou com cerca de 60.000 ft2 (5.574 m2) e desde então expandiu para mais de 130.000 ft2 (12.077 m2).

Com poucos soldadores certificados disponíveis e soldadores robóticos tradicionais incapazes de lidar com pequenas produções, a PMI recorreu ao recém-lançado BotX Welder alimentado por cobot da Universal Robots para aumentar a produtividade e a lucratividade.

Erik Larson, vice-presidente de operações da PMI, estava cansado de recusar negócios devido à escassez de mão de obra. "Tem havido muitos negócios batendo à nossa porta", disse ele, "e muitos deles no passado tivemos que não ofertar porque exigiam soldagem. Temos apenas cerca de sete soldadores e para alguns desses trabalhos precisávamos de nove ou dez soldadores. Agora, temos cotações suficientes lá fora que teríamos que ter contratado 30 soldadores a mais." Com a escassez de mão de obra em Wisconsin antes do novo coronavírus (COVID-19) tornando difícil contratar soldadores certificados e com soldadores robóticos tradicionais não viáveis para produção de alta mistura/baixo volume, Larson precisava de outra opção.

A empresa já havia recorrido a robôs colaborativos da Universal Robots (UR), Odense, Dinamarca e Boston, para atender duas prensas mecânicas no passado.

Os cobots pegam peças de uma esteira, colocam-nas em prensas para estampar, e removem as peças para outra esteira. Os robôs colaborativos nas prensas pausam automaticamente quando alguém entra na célula de trabalho, provando ser seguros e custo-efetivos e permitindo que os trabalhadores passem para papéis de maior valor.

Os cobots foram implementados pela Hirebotics, um Integrador de Sistemas Certificado UR que fornece robôs conectados à nuvem que são cobrados por hora pelo tempo que trabalham, eliminando desembolsos de capital e simplificando aplicações. Esse sucesso levou a PMI a encontrar aplicações para automatizar a fim de continuar crescendo. Quando a PMI ouviu sobre o novo soldador BotX da Hirebotics, as peças se encaixaram.

"Selecionamos os robôs BotX devido ao fato de que são robôs colaborativos e você não precisa de um grande sistema de proteção ao redor deles. Eles são muito pequenos, fáceis de usar e muito fáceis de programar. É um pacote ganha-ganha – é o futuro para fazer pequenas soldas", disse Larson.

O soldador BotX é projetado para fácil implementação e programação, e combina ampla expertise em soldagem e dois anos de colaboração de desenvolvimento com Red-D-Arc, Airgas e Air Liquide. Rob Goldiez, co-fundador e CEO da Hirebotics, disse: "A Universal Robots é uma ótima escolha para esta plataforma ser construída por várias razões: uma é que é uma plataforma extremamente aberta. Permite-nos controlar como aquele robô performa da nuvem, e a nova série e-Series tem capacidades únicas em seu sensor de torque de força embutido, que aproveitamos para fornecer uma melhor experiência de usuário para o cliente final."

Clientes podem ensinar ao BotX as soldas necessárias via aplicativo Hirebotics em um smartphone ou tablet usando bibliotecas de soldagem desenvolvidas para o BotX.

"A equipe da Hirebotics entrou, eles descarregaram o BotX do caminhão de aluguel, e em duas horas o tinham configurado. Em meia hora, eu estava rodando e programando e fazendo tudo sozinho", disse Shaun Bruce, líder da área de robótica e automação da PMI, enfatizando o aplicativo Hirebotics. "Não sou um soldador certificado, mas sou capaz de facilmente apenas carregar um programa, e tenho minhas mesas mapeadas em fotos, então sei onde colocar meu tooling e meu sistema de fixação, e sou capaz de trocar entre peças em questão de 15 minutos", disse ele.

Um conceito chave do sistema de robô BotX da HireBotics é que não há investimento de capital adiantado. A Hirebotics entrega e configura o sistema e tudo que o cliente tem que fornecer é gás e energia padrão. Após uma avaliação de risco, nenhuma proteção especial é necessária, e a empresa paga uma taxa horária apenas pelo tempo que o robô está realmente soldando. "Comparado ao que um funcionário receberia pelo salário horário, mais todos os custos indiretos, você provavelmente está economizando metade do que pagaria a um soldador normal", disse Larson.

O novo sistema de robô de soldagem já teve um impacto na capacidade da empresa de assumir novos trabalhos, apesar da aguda escassez de soldadores, explicou Larson. "Com o novo sistema BotX, podemos ir lá fora e cotar trabalhos que não conseguíamos cotar antes, porque sabemos que no momento em que aceitarmos o PO, podemos colocar um robô aqui e estar prontos para soldar as peças antes mesmo de receber o primeiro pedido na porta."

Outro benefício significativo é a capacidade da PMI de obter as soldas do BotX certificadas para clientes que exigem isso. "Isso agora significa que não precisamos usar soldadores certificados para supervisionar a operação. Desde que o programa do soldador cobot seja certificado, qualquer operador pode cuidar do soldador cobot. Isso realmente desbloqueia muitos novos recursos para nós", disse Larson.

Isso é possível porque o robô e o programador são certificados por inspetores de soldagem, aplicando o mesmo teste que um soldador humano passa para certificação, usando amostras de solda e testes destrutivos para certificar a solda.

Disse Larson, "Com o novo sistema BotX, podemos trazer um robô e rodá-lo por três turnos e não ter que contratar três soldadores, então se precisássemos de 30 soldadores, poderíamos ter 10 robôs rodando. Temos que contratar funcionários para operar os robôs, mas agora eles não precisam ser soldadores qualificados. Isso realmente libera muitos recursos para nós."

A PMI também tem robôs de soldagem tradicionais internamente, mas eles requerem ferramentas de fixação que podem levar até 16 semanas para construir. Especialmente para peças de pequenas produções, a PMI descobriu que as fixações não eram custo-efetivas. Larson da PMI explicou a diferença com o sistema colaborativo BotX.

"As mesas que o robô BotX vem com incluem sistemas de fixação e tudo que você precisa para apenas fixar sua peça na mesa e tirar algumas fotos dela. Você tem um pequeno diagrama dela e toda vez que for colocar aquele programa de volta, você pode configurar sua peça da mesma forma que fez antes, então não leva uma grande fixação ou uma fixação cara para fazer. Não há investimento de capital nisso, e é apenas plug-and-play."

Além disso, tempo de inatividade em robôs tradicionais pode levar até duas semanas para conseguir um técnico de serviço para resolver o problema. Em comparação, o sistema BotX da HireBotics inclui uma opção de serviço 24 horas que responde com o toque de um botão no aplicativo Hirebotics. Disse Larson, "Você vai no seu telefone, clica no aplicativo, e eles respondem." Seu colega, Shaun Bruce, adicionou, "Se eu tiver qualquer tipo de problema, posso mandar mensagem para a Hirebotics neste aplicativo e obter uma resposta instantânea. Não são horas de espera, dias de espera; são segundos às vezes e para troubleshooting em tempo real, o problema é resolvido em minutos."

Como em qualquer oficina de solda, a margem de lucro nas soldas maiores é significativamente maior do que nas pequenas. "Agora podemos realocar nossos soldadores manuais existentes para lidar com as peças maiores, enquanto ainda conseguimos fazer as peças pequenas", disse Larson. "Então não estamos substituindo ninguém em nossa empresa com robôs; estamos apenas movendo pessoas para onde elas agregam mais valor."

Larson também descobriu que os robôs atraem trabalhadores mais jovens, que são frequentemente difíceis de contratar e reter em empregos de manufatura. Ele disse: "Descobrimos quando colocamos esses robôs e estávamos procurando uma pessoa para ser o líder de robótica e tecnologia, tivemos muitos funcionários mais jovens interessados em se candidatar a essa posição. Eles gostam de seus telefones e gostam de computadores. É um grande sucesso para a geração mais jovem que gosta de tecnologia e quer poder trabalhar com e programar robôs."

Enquanto jovens podem gravitar para usar robôs colaborativos para soldagem, usar um cobot na indústria de fabricação levou algum convencimento, explicou Rob Goldiez da Hirebotics. "A maioria das pessoas que estão na indústria há muito tempo acredita que soldagem – que é uma tarefa pesada – é mais adequada para robôs tradicionais. Eles não acham que um robô colaborativo está à altura da tarefa. Uma das primeiras coisas que tivemos que fazer foi provar aos nossos parceiros na Airgas e Air Liquide que um robô colaborativo pode soldar efetivamente."

"Isso foi provado ressonantemente bem, e não é apenas o movimento de depositar uma solda", continuou Goldiez. "Este é o robô depositando uma solda e depois cortando-a e analisando-a e radiografando-a para garantir que atende aos padrões que eles esperariam e quereriam apresentar à sua base de clientes."

Uma vez convencidos, esses parceiros especialistas desempenharam papéis importantes no desenvolvimento e implementação do BotX. "As equipes da Air Liquide, Airgas e Red-D-Arc tinham profunda, profunda expertise em soldagem que está sendo usada para construir uma biblioteca de soldagem entregue através da nuvem para os robôs", disse Goldiez. "Estas são bibliotecas de soldagem desenvolvidas em um centro de P&D que a Air Liquide tem com especialistas em soldagem internacionalmente renomados."

A Hirebotics também é capaz de incorporar rapidamente feedback do cliente. Enquanto versões iniciais forneciam soldas básicas como linhas retas, soldas de ponto e soldas de alinhamento, feedback do usuário de clientes iniciais como a PMI levou a Hirebotics a desenvolver rapidamente processos mais sofisticados, incluindo soldas multi-segmento e radiais.

Essa expertise agora rende resultados concretos, incluindo consistência que até soldadores manuais não conseguem atingir. Disse Larson da PMI, "Com o sistema de robô BotX, a qualidade das soldas é ótima porque se você programar uma solda para estar naquele local específico, a solda vai estar naquele local específico. Se você programar para ser 2" (50,8 mm) naquela costura, não importa quem rode aquele programa ou quem configure a peça, vai ser a cada 2" naquela costura." Isso não é necessariamente o caso com soldadores humanos, adicionou Larson. "Você volta para o soldador manual tradicional, e eles não têm certeza de quanto é 2" – pode ser 1,25" (31,75 mm), pode ser 1,5" (38,1 mm), pode ser um gap de 2", ou um gap de 2,5" (63,5 mm). Então realmente tira a adivinhação de garantir que você deposite a solda no lugar certo."

Para mais informações sobre Processed Metals Innovators, visite www.pmillc.com ou ligue 888-877-7277. Para mais informações sobre Universal Robots, visite www.universal-robots.com ou ligue 844-462-6268.