¿Cuál fue el reto o problema a resolver?
Una empresa que trabajaba con robots colaborativos necesitaba un diseño y fabricación a medida. Quería poner a punto un setup de ensayo en el que varias cámaras debían observar el proceso desde distintos puntos. El setup del que disponía no llegaba a cubrir esa necesidad: algunos componentes requerían modificaciones para mejorar su ajuste y ciertas funciones quedaban sin resolver por la ausencia de piezas específicas. Sin esas piezas, los ensayos no podían realizarse en condiciones representativas.
INFINITIA participó el recorrido completo, desde la toma de datos en las instalaciones del cliente hasta el montaje y el testeo de los soportes en su propio setup. El reto no consistía únicamente en dibujar unas piezas, sino en diseñar soportes versátiles, capaces de variar la posición de la cámara, de acuerdo al plazo y coste definidos previamente por el cliente.
Setup de ensayo incompleto: qué limitaciones detectó el cliente
Un setup de ensayo es el conjunto de elementos físicos (soportes, utillajes, sujeciones, sensores y equipos de captura) que se montan para reproducir unas condiciones de uso concretas y registrar el comportamiento real de un producto o de un proceso. El cliente ya disponía de un setup en funcionamiento, pero había detectado una serie de limitaciones que impedían darlo por bueno.
Esas limitaciones eran de dos tipos. Por un lado, algunos componentes existentes requerían modificaciones para mejorar su ajuste dentro del conjunto. Por otro, ciertas funciones previstas para el setup no estaban resueltas, sencillamente porque faltaban piezas específicas que todavía no existían.
La distinción entre ambos problemas condiciona todo el trabajo posterior. Ajustar un componente existente es, en esencia, una corrección dimensional sobre algo que ya está definido. Cubrir una función ausente exige diseñar una pieza nueva desde cero, con sus propios requisitos de sujeción, rigidez, accesibilidad y montaje. Separar los dos frentes desde el inicio permite dimensionar el esfuerzo real del proyecto y ordenar las prioridades.
Un setup experimental incompleto no solo retrasa el calendario: también compromete la fiabilidad de los datos. Si una cámara no queda firmemente sujeta o no apunta siempre al mismo punto, las imágenes dejan de ser comparables entre ensayos y las conclusiones pierden valor. Este tipo de necesidades se aborda desde el diseño de setups y ensayos a medida, la vía habitual cuando la maquinaria comercial no cubre la configuración requerida.
Soportes de cámaras con posición fija y posición variable
La solución mecánica debía incluir una serie de soportes de cámaras, unos de posición fija y otros de posición variable. No se trata de dos versiones de la misma pieza, sino de dos funciones distintas dentro de un mismo setup, y cada una impone requisitos de diseño diferentes.
Un soporte de posición fija mantiene la cámara siempre en el mismo punto y con la misma orientación, lo que asegura la repetibilidad de las capturas ensayo tras ensayo. Un soporte de posición variable permite modificar la altura, el ángulo o el encuadre, algo imprescindible cuando todavía se está explorando desde dónde conviene observar el proceso. El primero prioriza la rigidez; el segundo, la capacidad de ajuste sin perder estabilidad.
Un robot colaborativo (cobot) es un robot concebido para compartir espacio de trabajo con personas. En estos entornos, las cámaras cumplen funciones de observación, control y verificación del proceso, de modo que su posición determina directamente la calidad de la información que se obtiene.
Combinar soportes de posición fija y de posición variable en un mismo setup asegura la repetibilidad de las capturas sin renunciar a ajustar el punto de vista durante los ensayos.
A esto se añadía una condición de partida: el conjunto debía quedar estable y validado en condiciones reales, no solo correcto sobre el papel. Una cámara mal sujeta introduce vibraciones, desplazamientos y desenfoques que se confunden con el fenómeno que se pretende medir, así que la integración mecánica formaba parte del resultado esperado desde el primer momento.
Diseño de utillajes versátiles con plazo y coste limitados
El reto para INFINITIA se concentró en el diseño de utillajes versátiles. Un utillaje es una herramienta auxiliar que sujeta, posiciona o guía un elemento durante un proceso, y aquí debía cumplir tres condiciones a la vez: permitir variar la posición de la cámara, resolver los ajustes pendientes del setup y hacerlo dentro de un plazo limitado y con un coste contenido.
La versatilidad no era un extra estético, sino un requisito técnico. Un soporte que admite ajustes evita rediseñar el conjunto cada vez que cambia una condición del ensayo, y anticipa variaciones del proceso que en esa fase todavía no están cerradas. Cuando el setup aún se está definiendo, el margen de regulación de las piezas es lo que evita repetir trabajo.
Plazo y coste no son restricciones externas al diseño: condicionan directamente la tecnología de fabricación elegida y, con ella, la geometría admisible de cada pieza. Diseñar sin tener presente cómo se va a fabricar el soporte lleva a piezas correctas en pantalla e inviables en el taller. Este equilibrio entre función, fabricación y presupuesto es el núcleo del diseño de utillajes y repuestos complejos, donde la pieza se concibe para un proceso productivo real y una fecha real.
Existía además una exigencia de integración: los soportes no se instalaban en un banco vacío, sino en un setup ya montado, con sus propios anclajes, recorridos y espacios libres. Cada pieza nueva tenía que convivir con lo que ya estaba allí, respetando el movimiento del robot y el acceso del operario.
¿Cómo se abordó o cuál fue la solución?
El equipo de Desarrollo de producto planteó un recorrido en fases encadenadas, en el que cada paso reducía la incertidumbre del siguiente: primero conocer el setup real sobre el terreno, después modelar en CAD las piezas necesarias y, por último, fabricarlas, montarlas y probarlas en su ubicación definitiva.
Ese orden explica el resultado. Llevar la información del setup al modelo digital antes de fabricar nada, y validar después las piezas en su ubicación real, es lo que permite trabajar con agilidad sin renunciar al criterio técnico. La fabricación se resolvió mediante prototipado y fabricación de prototipos, la vía que convierte un diseño en un elemento físico y funcional en plazos muy cortos.
Toma de medidas en planta: punto de partida del diseño
La primera tarea consistió en ponerse en contacto con el cliente para conocer sus necesidades. El equipo se trasladó a sus instalaciones para ver cómo era el setup actual y recopilar la información necesaria para ejecutar el proyecto. Ese contacto estrecho aporta una visión global del proceso que difícilmente se obtiene a distancia.
En esa misma visita se tomaron las medidas necesarias para comenzar el diseño de los utillajes. La toma de medidas en planta es lo que ancla el diseño a la realidad: dimensiones de los anclajes existentes, distancias entre elementos, espacio disponible para cada cámara y recorridos que deben quedar libres.
Un setup en servicio rara vez coincide al detalle con su documentación. Comprobarlo in situ evita el error más caro del proyecto, que es descubrir una interferencia cuando la pieza ya está fabricada. Medir antes de modelar reduce el número de iteraciones y acorta el plazo total, precisamente el recurso más escaso en este encargo.
Ver el proceso en funcionamiento aporta además información que no aparece en ninguna medida: cómo trabaja el operario, qué zonas necesita alcanzar, desde dónde tiene sentido observar la operación y qué variaciones son previsibles. Esa lectura del contexto es la que convierte un requisito difuso en una especificación técnica utilizable.
Modelado 3D en CAD para garantizar la adaptación del soporte
Con la información recogida, el equipo abordó el modelado 3D en CAD de todos los soportes. El diseño asistido por ordenador (CAD, por sus siglas en inglés) permite construir cada pieza como un modelo tridimensional preciso y comprobar en pantalla su encaje con el resto del conjunto antes de fabricar nada.
Trabajar con software profesional de CAD aporta dos ventajas concretas en un proyecto como este. La primera es la verificación del ajuste: el modelo se confronta con las medidas tomadas en planta y se detectan interferencias, holguras o falta de acceso antes de imprimir. La segunda es la capacidad de adaptación, ya que modificar una cota o un rango de regulación en el modelo es inmediato frente al coste de rehacer una pieza física.
El modelado 3D en CAD permite verificar el encaje de cada soporte con el setup existente antes de fabricar, y absorber cambios de diseño sin coste de material.
Esa adaptabilidad era clave para responder a posibles variaciones en el proceso. Los soportes de posición variable se resolvieron en el modelo definiendo los grados de libertad necesarios y sus límites, de manera que el ajuste fuera intencionado y repetible, y no el resultado de una holgura. Las guías, alojamientos y elementos de regulación que exige un soporte ajustable se incorporan directamente en el diseño, aprovechando la libertad geométrica que después ofrece la fabricación aditiva. Un soporte que se mueve cuando no debe es tan problemático como uno que no se puede mover.
El modelo digital cumple también una función documental: fija la geometría validada, sirve de base para futuras modificaciones y permite al cliente reproducir o adaptar las piezas más adelante. Esta capacidad forma parte del desarrollo mecánico, donde el diseño CAD conecta el producto con su fabricación real.
Impresión 3D, montaje y testeo en el setup real
Todos los soportes se fabricaron mediante impresión 3D, una técnica de fabricación aditiva que construye la pieza depositando material capa a capa a partir del modelo digital. Para piezas unitarias o de muy baja cantidad, como un juego de soportes para un setup concreto, es la respuesta directa a las dos restricciones del encargo, plazo limitado y coste contenido: no requiere utillaje de fabricación previo ni series mínimas, y evita los plazos y la inversión de un proceso convencional de mecanizado o inyección, reservado a series mayores. Las posibilidades y los límites de esta tecnología se detallan en el servicio de impresión 3D industrial.
Una vez obtenidas todas las piezas, se realizó el montaje en las instalaciones del cliente. Este paso comprueba que cada soporte encaja en el setup, que la cámara queda firme en su posición y que los elementos de regulación funcionan como estaba previsto. Como cada soporte se fabrica tal como se ha diseñado, una modificación implica reimprimir la pieza y no rehacer una herramienta.
El testeo en condiciones reales es lo que separa un diseño correcto de una solución validada. Un soporte puede cumplir en el modelo y fallar en el montaje por una interferencia con un cable, por una vibración transmitida desde la estructura o por un acceso que resulta incómodo para el operario. Solo la prueba sobre el conjunto real permite confirmar la integración mecánica y el funcionamiento fiable del setup.
El testeo en condiciones reales confirma que los soportes se integran en el setup y que la cámara mantiene su posición durante el ensayo.
El resultado del proyecto fue claro: en un plazo limitado y gracias a los procesos de prototipado rápido, el cliente obtuvo los soportes que necesitaba, montados y probados en su setup, y con ellos pudo realizar los ensayos previstos. La solución mecánica quedó completa, estable y validada en su contexto de uso, que era exactamente la necesidad de partida.
