La precisión de la pintura en un taller de fabricación recibe un impulso con la tecnología de Toronto

La tecnología de Mazlite, implementada en una cabina de pintura, prueba el perfil de pulverización de una pistola pulverizadora. Medios Whalestock/iStock/Getty Images Plus

Los acabados de pintura son una parte fundamental de muchos procesos de fabricación; Si la aplicación o el color no son correctos, puede significar un desperdicio de trabajo o piezas desechadas. Esto es especialmente preocupante en aplicaciones de gran volumen como la fabricación de piezas de automóviles.

El problema es que todo control de calidad en el proceso de pintura ha implicado tradicionalmente verificaciones posteriores al proceso de las piezas terminadas. Para ayudar a abordar esto, Mazlite, con sede en Toronto, ha diseñado un sistema de monitoreo que utiliza sensores para verificar los perfiles de pulverización a lo largo del día durante el proceso. Los sensores también monitorean continuamente los materiales de pintura para evitar defectos debidos a cambios de color o malos acabados.

Mazlite fue fundada en 2107 por Cameron Dallas y Amirreza Amighi.

“Amirreza y yo nos conocimos en la Universidad de Toronto cuando yo estaba haciendo mi maestría y él estaba trabajando en su doctorado”, dijo Dallas. “Él estaba trabajando en una investigación relacionada con los sistemas de inyección de combustible para aviones (investigación relacionada con la eficiencia con la que puede funcionar el motor) mientras yo estudiaba aerodinámica e informática de alto rendimiento. A medida que se desarrolló el concepto para desarrollar la tecnología de monitoreo de aspersión, vi cómo mi experiencia en informática y física podría ayudar con el desarrollo de algoritmos. Así fue como me involucré”.

La consistencia de la pulverización es un problema en una variedad de campos diferentes, como señaló Dallas.

"Las empresas automotrices luchan con la coherencia en la pintura con aerosol", dijo. “De hecho, el proceso es tan complejo que la tasa de defectos es significativa, con algunas estimaciones de hasta el 25%. Puede ser un proceso muy derrochador y podría ser mucho más eficiente. De manera similar, las empresas farmacéuticas también tienen problemas con sus procesos. Por ejemplo, con los inhaladores, cuando se intenta depositar algún tipo de fármaco en el cuerpo, el tamaño de la gota realmente importa”.

La tecnología de Mazlite captura el perfil de pulverización de una pistola pulverizadora, comparando la forma en que la pintura u otro líquido se presenta cuando se atomiza en gotas, partículas y burbujas.

"Teníamos la sospecha de que había algún tipo de problema industrial en esta área porque a medida que desarrollábamos nuestra tecnología, las empresas seguían acudiendo a nosotros con problemas similares que intentaban abordar", dijo Dallas. "Esto nos llevó a realizar presentaciones ante una variedad de fabricantes de equipos originales y proveedores automotrices de nivel 1 y 2 y, finalmente, a realizar pruebas beta de la tecnología en sus instalaciones".

Como muchas industrias, Dallas considera que la tecnología de Mazlite reemplaza parte del conocimiento heredado que está desapareciendo a medida que los trabajadores calificados de mayor edad se jubilan.

"Hay algunas personas que han trabajado en la industria durante 40 años y pueden simplemente mirar un aerosol y decir si es bueno o malo", señaló. “Entre un cambio en la fuerza laboral y una mayor automatización, se ha vuelto más difícil rastrear eso. Por eso existe nuestro laboratorio. Hay muchos procesos matemáticos y físicos complicados que intervienen en los perfiles de pulverización y que pocas personas entienden realmente”.

FIGURA 1. Estas imágenes, recopiladas mediante el sistema de monitoreo, comparan una imagen de referencia (izquierda) con una que indica una boquilla obstruida.

La estructura del sistema de monitoreo no tiene nada de especial a la vista: una estructura de acero inoxidable similar a un toallero con un espacio en la parte frontal del estante donde el sensor captura sus datos. Pero, por supuesto, dado el entorno en el que necesita funcionar, está diseñado para durar.

"Los sistemas tienen que operar en entornos extremos y peligrosos (incluidas ubicaciones peligrosas Clase 1 División 1 o Zona 1) dentro de muchas industrias, incluidas la automotriz, de recubrimientos, agrícola, farmacéutica, alimentaria o aeroespacial", dijo Dallas. “Todo debe ser a prueba de explosiones y es necesario obtener las certificaciones más estrictas en el sensor para poder incluso colocarlo en el lugar. Fue necesario un gran desarrollo para lograr que el diseño fuera compacto, flexible, robusto y fiable”.

La implementación ha sido única en cada instalación en la que entró Mazlite.

"Cada planta es diferente", dijo Dallas. “Algunos sólo quieren utilizar la tecnología con fines de investigación y desarrollo, por lo que toman un monitor y lo colocan en una cabina de pruebas para usarlo. En otros casos, se pueden colocar varios sensores dentro de una línea de pintura y varios robots podrán alcanzar el mismo sensor para realizar una verificación de su pulverización cada 30 minutos o cada dos horas, según los requisitos de la instalación”.

Sin embargo, las empresas buscan más información que solo si la boquilla pulverizadora funciona correctamente.

“Los proveedores de automóviles están interesados ​​principalmente en el color: en qué tan bien 'brilla' un automóvil”, señaló Dallas. “Pero también están interesados ​​en defectos en los que tienen ondulaciones en la superficie o cráteres donde quizás una gota de pintura realmente grande creó una anomalía en la superficie de la pieza. Por lo tanto, hay muchos modos de falla diferentes”.

Mazlite ha desarrollado indicadores para una serie de modos de falla basados ​​en lo que sus sensores capturan en la película. Por ejemplo, la Figura 1 compara una imagen de línea base con una que indica una boquilla obstruida.

"Cuando recibimos los datos de sus puestos, podemos predecir si el aerosol será efectivo y, de no ser así, cuál es el problema que probablemente debe solucionarse", dijo Dallas.

Pero el flujo de datos no es una vía de sentido único en el desarrollo de esta tecnología. Las pocas empresas con las que Mazlite trabaja actualmente también proporcionan a la empresa de monitoreo datos sobre la temperatura, la humedad, los lotes de pintura y otros detalles que pueden afectar el rendimiento de la pulverización.

"Los aerosoles son extremadamente sensibles a la temperatura y la humedad, por lo que pueden ocurrir cambios a medida que cambian las estaciones, e incluso entre los turnos de día y de noche", dijo Dallas. "Las empresas siempre están afinando sus procesos debido a esto, y podemos ayudarlas a detectar cambios para aclarar lo que sucede en sus procesos de pintura".

Entonces, por mucho que Mazlite haya brindado una valiosa tecnología a una selección de fabricantes de equipos originales y proveedores automotrices de nivel 1 y 2, Dallas considera la relación como una colaboración para resolver un desafío real para la industria en su conjunto.

“Por eso queremos trabajar estrechamente con estas empresas, porque cada vez que entramos en una nueva planta y cada vez que iniciamos un nuevo proyecto, aprendemos algo y ellos aprenden algo”, señaló.

El desarrollo de sus sistemas ha implicado miles de horas de investigación y, para mantener el flujo de conocimiento preparado, Mazlite ha aprovechado la experiencia de vanguardia de los estudiantes investigadores contratados a través de Mitacs, una organización de innovación canadiense que ayuda a resolver desafíos empresariales con el apoyo de investigación de académicos. instituciones.

Las pasantías de Mitacs son fundamentales para mantener el impulso de Mazlite, dijo Dallas, al permitirle a la compañía contratar la experiencia especializada que necesita para resolver sus desafíos más técnicos.

"Nuestro negocio no consiste simplemente en utilizar IA y modelos estadísticos, aplicarlos a un problema y ver qué sale de él", dijo Dallas. “El núcleo de nuestro negocio es el conocimiento científico profundo. Es necesario comprender la ciencia de esto para hacer un buen trabajo aquí. Es fantástico poder aprovechar ese nivel de conocimiento para hacer crecer nuestras capacidades como empresa. Tener una organización como Mitacs para poder financiar esto ha sido maravilloso y muy útil”.

Khalil Sidawi, pasante de Mitacs y postdoctorado en la Universidad de Toronto, por ejemplo, actualmente está aplicando sus conocimientos especializados en pinturas para automóviles.

“Es una superestrella”, dijo Dallas, y agregó que, como empresa emergente, sería difícil permitirse el lujo de Sidawi y otros pasantes con experiencia sin el apoyo de una pasantía remunerada. “Con el apoyo de Mitacs, por ejemplo, hemos contratado a Khalil para trabajar en desafíos de innovación directamente relacionados con la comercialización. Ha sido de gran ayuda para innovar y acelerar el proceso de comercialización”.

Mazlite es actualmente un equipo de unas 10 personas, pero están lo suficientemente ocupados como para poder expandirse pronto. El cofundador y director ejecutivo, Amirreza Amighi, no estuvo disponible para una entrevista porque estaba ocupado organizando envíos de sistemas de monitoreo.

"Las empresas ven el valor de lo que aportamos", dijo Dallas. “Estamos ayudando al taller de pintura a ser más respetuoso con el medio ambiente y estamos aumentando la calidad. A medida que desarrollemos más nuestra tecnología, será posible lograr aún más”.

Nota del editor: este artículo apareció originalmente en la edición de mayo de 2023 de Canadian Fabricating & Welding.