Proyecto de investigación: ParsiFAl 4.0

Láminas inteligentes para la Industria 4.0 

ParsiFAl 4.0

Los sistemas de sensores microelectrónicos en láminas delgadas ofrecen un nuevo enfoque para la conexión en red de sistemas de producción inteligente para la Industria 4.0. Las llamadas smart sensor system labels hacen posible monitorizar y controlar de forma descentralizada el entorno de producción.

En el proyecto de investigación ParsiFAl 4.0, Festo desarrolla, en colaboración con otros socios de la industria y la investigación, novedosos sistemas de sensores y electrónica en delgadas láminas. Los actuadores neumáticos, pero también los embalajes, pueden recabar, valorar e intercambiar información sobre cada proceso gracias a la sensor label. Esto permite optimizar y flexibilizar los procesos de fabricación y logística.

Máquinas que se pueden comunicar entre sí de manera independiente: esa es la visión de la fábrica de futuro. Para lograr este fin, las plantas de fabricación estarán conectadas en red digitalmente. Esto será posible una vez que los componentes parte del proceso de fabricación, como los actuadores neumáticos y las piezas de trabajo, puedan interactuar entre sí a través de un sistema de sensores inteligente y con una comunicación segura.

Objetivo del proyecto

En el proyecto de investigación ParsiFAl 4.0, que cuenta con el apoyo de la organización gestora de proyectos VDI/VDE-IT, trabajan varios socios para desarrollar sistemas electrónicos delgados, las llamadas etiquetas smart sensor system (S3). La base de las etiquetas S3, o S3 labels, son los microcontroladores, sensores, pantallas delgadas e interfaces de comunicación integradas, todas ellas alojadas en láminas.

Con los datos recogidos puede evaluarse el estado de un componente para, por ejemplo, llevar a cabo un mantenimiento previsor de las plantas. Esto permite reducir claramente los gastos de mantenimiento de las plantas de producción. En el ámbito de Logística y Embalaje, esto permitirá llevar a cabo un seguimiento seguro de las rutas de transporte de bienes críticos.

Prototipo

En el caso concreto de aplicación de este proyecto de investigación, se aplica una etiqueta S3 sobre un actuador neumático de Festo en forma de tira adhesiva. Los datos de los sensores y de uso se envían de forma inalámbrica y segura al controlador correspondiente. De esta forma pueden monitorizarse simultáneamente datos de accionamiento como posición, dinámica y parámetros ambientales a través de varias etiquetas S3 dentro de un sistema. El control puede optimizarse acoplando sistemas autodidactas. El suministro energético del sistema de láminas lo proporciona, junto con una batería de película delgada, un sistema de recabación de energía que la genera con el movimiento de un pistón.

En Bosch, el sistema de láminas está destinado a emplearse como «etiquetas inteligentes» en embalajes para el transporte de mercancías delicadas. El sistema de sensores MEMS integrado, basado en sistemas microelectromecánicos, permite monitorizar influencias dañinas sobre mercancías delicadas, como golpes o cambios de temperatura. También las instrucciones de uso se guardarán en la etiqueta que funciona autónomamente y cuya información puede leerse a través de las interfaces correspondientes del sistema, pero también a través de dispositivos móviles de forma inalámbrica.

Otros socios de proyecto

Los socios de la agrupación han desarrollado cada una de las tecnologías:

  • Bosch aporta al proyecto sus años de experiencia en el ámbito de los sistemas de sensores MEMS y para su segmento de Bosch Packaging Technology está desarrollando un prototipo de tecnología de embalaje.
  • El desarrollo y la implantación del procedimiento de reducción de placas para los componentes de conmutación integrados (ICs, sensores, MEMS) corresponde al Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS).
  • La sociedad de investigación aplicada Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. cuenta con una amplia experiencia en los ámbitos de diseño de sistemas y recolección energética. Infineon Technologies, junto con su socio STACKFORCE, están trabajando en soluciones de comunicación seguras para los prototipos.
  • Infineon Technologies plantea las opciones de implantación de los elementos de radio y de sus configuraciones.
  • Los chips para la medición de posición magnética corresponden a Micronas.
  • Con su tecnología flex y de incrustación, la empresa Würth Elektronik contribuirá de forma esencial a la implantación final del sistema.
  • La creación de procedimientos de cualificación y procedimientos de prueba para análisis de fallos, así como la cualificación final de los sistemas en relación a su fiabilidad, se desarrolla en RoodMicrotec.

El proyecto ParsiFAl 4.0 está financiado, con el código de proyecto 16ES0432K, por el Ministerio federal alemán de Formación e Investigación (BMBF).