Cómo funciona la planta inteligente de General Electric



Las herramientas de la Industria 4.0 son ampliamente utilizadas por los principales fabricantes mundiales de la actualidad. Tales "fábricas del futuro" representan el prototipo del modelo sobre la base del cual se organizará la producción de la Cuarta Revolución Industrial, y cada vez hay más empresas de este tipo. Hablaremos sobre las increíbles perspectivas de un nuevo concepto industrial en el ejemplo de la fábrica "inteligente" de General Electric, donde hoy se utilizan:

  • tecnolog√≠a l√°ser y robots;
  • supermateriales;
  • tecnolog√≠a aditiva;
  • Internet de las cosas.

El área industrial en las afueras de Greenville, Carolina del Sur, no es el lugar más obvio para ver el futuro. Pero allí, detrás de las vías del ferrocarril y las fábricas en forma de caja, puede encontrar la nueva planta avanzada de GE Power, que se inauguró en abril de 2016. Este lugar cambia la idea misma de cómo se pueden crear las cosas.

Paso al futuro No. 1: tecnología láser y robótica


Una empresa que cubre m√°s de dos campos de f√ļtbol parece una gran caja de herramientas del futuro, adornada con un monograma gigante de GE. Un elegante cortador l√°ser basado en la tecnolog√≠a MicroJet dirige el rayo l√°ser a trav√©s de una delgada corriente de agua y corta formas en metales fuertes, lo que lo hace tan preciso que se ven como algo sobrenatural. La f√°brica instal√≥ impresoras 3D industriales y hornos de arg√≥n en filas para procesar piezas de repuesto hechas de supermateriales livianos y resistentes al calor, compuestos con una matriz cer√°mica (KKM).



Este dispositivo láser basado en la tecnología MicroJet utiliza una delgada corriente de agua para enfocar el rayo láser (brillo de rubí dentro del mecanismo). Originalmente se desarrolló para su uso en la industria del diamante, pero GE Power lo adaptó para crear los orificios de enfriamiento más precisos en las palas de la turbina y otros detalles (ver más abajo). Foto GE Power

En alg√ļn lado, un robot llamado Autonomous Prime en honor al personaje Transformers de Optimus Prime escanea su √°rea de trabajo con su tecnolog√≠a de localizaci√≥n l√°ser LIDAR incorporada, la misma tecnolog√≠a que Google us√≥ para crear autos sin conductor, y mantiene una fresadora controlada por computadora gesti√≥n La mayor√≠a de las tecnolog√≠as presentadas aqu√≠ utilizan sensores integrados que transfieren datos a la nube a trav√©s de canales de Internet industriales seguros para su an√°lisis y procesamiento.



El ingeniero general el√©ctrico Vinson Blenton se encuentra junto a Autonomous Prime. Este robot est√° equipado con ojos con tecnolog√≠a de localizaci√≥n l√°ser LIDAR integrada para mover piezas pesadas por la f√°brica. El ingeniero dice: ‚ÄúEst√° estudiando el espacio. √Čl realmente puede vernos ". En la nueva planta, los robots realizan "tareas sucias, complejas, peligrosas y aburridas". Foto GE Power

Paso al futuro No. 2: supermateriales


Durante una visita a la planta por parte del equipo de GE Reports, las m√°quinas fabricaron palas onduladas de compresor para el motor a reacci√≥n m√°s grande del mundo, tapas de cer√°mica para turbinas de gas y otras partes de las formas m√°s complejas y de los √ļltimos materiales , cuya creaci√≥n fue dif√≠cil de imaginar hace un par de a√Īos. Seg√ļn Kurt Goodwin, el gerente de GE que dirige la planta, ‚Äúesta empresa es un puente entre el laboratorio y la realidad. Esta es una incubadora. "Trabajamos con ingenieros para permitirles implementar sus ambiciosos planes y ayudar a integrar sus resultados en la producci√≥n en masa a un costo razonable".

Goodwin, un hombre que usa anteojos, barba gris y se comporta como un amable profesor universitario, dice: ‚ÄúLeonardo da Vinci trajo la idea de un helic√≥ptero al mundo, pero Igor Sikorsky tard√≥ 400 a√Īos en darle vida. Tenemos todo para ayudar a nuestros inventores a crear aqu√≠ y ahora y sin demora para introducir el desarrollo en la producci√≥n en masa ‚ÄĚ.



Las piezas de materiales compuestos cer√°micos en hornos y autoclaves se pueden hacer en la planta, como en la foto de arriba. Foto GE Power

GE Power ha invertido $ 75 millones en la construcci√≥n de la planta. Se encuentra al lado de las enormes instalaciones de la compa√Ī√≠a en Greenville, donde GE Power produce las turbinas de gas m√°s grandes del mundo, con un peso de cientos de toneladas, cuyos detalles est√°n hechos con precisi√≥n comparable al grosor de un cabello humano. En la nueva planta, los ingenieros y sus colegas de otros departamentos de GE, como GE Oil & Gas y GE Global Research, probar√°n nuevos modelos y dise√Īos, crear√°n prototipos en poco tiempo y luego buscar√°n formas de producir en masa los mejores modelos. GE llama a este proyecto de intercambio de conocimiento y tecnolog√≠a GE Store.



Un escáner 3D con tecnología de luz azul permite a los ingenieros monitorear con la máxima precisión cómo las partes complejas, como los álabes de la turbina, cambian con el tiempo después de su puesta en funcionamiento. Foto GE Power

Paso al futuro No. 3: tecnologías aditivas


La segunda empresa de este tipo, General Electric, Centro para el Avance de la Tecnolog√≠a Aditiva (Centro para el Avance de la Tecnolog√≠a Aditiva) en Pittsburgh, ayuda a la compa√Ī√≠a a introducir m√©todos de producci√≥n aditiva, entre los cuales el lugar principal es la impresi√≥n 3D.
Seg√ļn Goodwin, una planta de alta tecnolog√≠a era necesaria para que la empresa se mantuviera al d√≠a con las necesidades de los consumidores. "Es incre√≠ble lo r√°pido que est√° cambiando el mundo", dice. - Las expectativas de mejoras ofrecidas por el mercado son asombrosas. Nuestro vecino es el m√°s grande del mundo y ya est√° optimizado para la producci√≥n de turbinas de gas al l√≠mite de su capacidad. Los trabajadores de esta planta tienen muchas ideas geniales y no tienen tiempo para juegos ".



Los ingenieros dieron apodos a las instalaciones aditivas de SLM Solutions como Poison Ivy y Catwoman. La impresión 3D industrial sigue siendo una innovación, y cada dispositivo se comporta de manera diferente. Estas impresoras 3D estarán involucradas en la producción en masa. Foto GE Power

Aqu√≠ se instalan las √ļltimas m√°quinas y dispositivos para analizar grandes cantidades de datos, pero lo principal son las personas adecuadas. La planta, donde trabajar√°n 80 empleados, ya ha contratado cient√≠ficos de materiales con un doctorado, ingenieros y mec√°nicos que han estado perfeccionando sus habilidades durante d√©cadas. "Seleccionamos cuidadosamente un equipo de personas creativas que se centran en encontrar soluciones y no se asustan cuando algo sale mal", dice Goodwin. "Saben lo que significa fallar r√°pidamente". Juntos pueden resolver cualquier problema ".

Las piezas para el motor a reacci√≥n m√°s grande del mundo, turbinas de gas y otros productos de las formas m√°s complejas y de los √ļltimos materiales, cuya creaci√≥n fue dif√≠cil de imaginar hace un par de a√Īos, se fabrican en la f√°brica de General Electric en Greenville.

El trabajo comienza cuando un modelo CAD tridimensional del primer prototipo llega a las estaciones de trabajo a trav√©s de Internet. "Queremos que los dise√Īadores nos muestren su" creaci√≥n sin pretensiones ", un modelo que solo tiene un 80% de avance", dice Blake Fulton, ingeniero de materiales en la planta. "Nos dimos cuenta de que en esta etapa est√°n mucho m√°s preparados para recibir comentarios". Luego, Fulton y sus colegas comenzaron a crear un modelo 3D de la estructura. Se puede imprimir en pl√°stico o metal , o incluso tallado en madera.



El ingeniero de fabricación aditiva Chad Dulkevich con muestras de prueba impresas en 3D. Foto GE Power

Anteriormente, los dise√Īadores enviaban sus archivos a trav√©s de un servicio de entrega urgente a los contratistas que fabricaban modelos y los enviaban de regreso semanas despu√©s. Gracias a la transferencia directa de datos a impresoras 3D, los dise√Īadores en solo unos d√≠as crean muchas opciones para dibujos e inmediatamente ven c√≥mo se ver√°n en la vida real. "Esto es lo que llamamos creaci√≥n r√°pida de prototipos", dice Fulton.

Además, los empleados de Goodwin prueban todos los procesos de fabricación. GE Aviation ya utiliza piezas impresas en 3D en motores a reacción, pero cuando Goodwin tuvo la idea de aplicar la misma tecnología a las turbinas de gas (incluyen muchas de las mismas piezas que los motores a reacción, pero mucho más grandes), en obstáculos aparecieron en su camino.

GE Aviation utilizó la tecnología de impresión 3D basada en fusión láser directa 3D. Consiste en el hecho de que el rayo láser fusiona capas de polvo de metal puro, creando piezas desde cero. Pero los detalles de Goodwin eran demasiado grandes y tomaron mucho tiempo imprimirlos en máquinas DMLM, lo que resultó ser poco práctico desde el punto de vista económico.



Las turbinas de gas y jet funcionan a temperaturas extremadamente altas. Los ingenieros han desarrollado un sofisticado sistema de orificios de enfriamiento para mantener el nivel de rendimiento más eficiente. La tecnología MicroJet les permite crear nuevos modelos, cuya producción era anteriormente imposible. Foto GE Aviation

Goodwin instruy√≥ a su equipo para encontrar un autom√≥vil m√°s econ√≥mico. Como la impresi√≥n 3D sigue siendo una innovaci√≥n, el √ļnico dispositivo m√°s r√°pido que pudieron encontrar fue la impresora l√°ser 3D SLM Solutions con dos haces l√°ser, que a√ļn no se hab√≠a lanzado al mercado. "Compramos tres", dice Goodwin.

Fue un movimiento arriesgado, y pronto comenzaron a surgir dificultades. "Seguimos las instrucciones, pero la calidad del producto no fue satisfactoria". El equipo pas√≥ cuatro meses analizando 200 par√°metros de software diferentes e hizo 400 modificaciones de hardware antes de que se depuraran los dispositivos. Finalmente, se utilizaron para optimizar el dise√Īo de una boquilla de combustible impresa en 3D para la √ļltima turbina de gas de General Electric y ponerla en producci√≥n. El nuevo dise√Īo reduce las emisiones de √≥xido de nitr√≥geno al tiempo que aumenta la producci√≥n de energ√≠a y la productividad. "Pudimos completar 10 opciones de dise√Īo en solo unos meses, y luego cuatro meses despu√©s enviamos la versi√≥n final a producci√≥n", dice Goodwin. "Por lo general, lleva un a√Īo".

Paso al futuro No. 4: Internet de las cosas


GE utiliza la plataforma de software Predix para transmitir datos a través de Internet industrial a la nube, analizarlos y transferir problemas y soluciones al equipo.
Estos bucles de retroalimentaci√≥n son parte del concepto de GE llamado hilo digital. Clay Johnson, director de tecnolog√≠a de la informaci√≥n de GE Power, dice que la planta solo muestra algo de lo que se espera en el futuro. Seg√ļn √©l, el "flujo digital" transferir√° constantemente datos de clientes y proveedores a GE y viceversa.

"El sistema recibirá retroalimentación en tiempo real a través de sensores ubicados en las partes dentro de los dispositivos", dice Johnson. - En el futuro, la parte misma "comprenderá" que se está volviendo inutilizable, solicitará automáticamente una reconfiguración y designará un técnico de servicio que instalará la actualización. Este es un verdadero Uber para la industria ".

Pero la tecnología no resolverá todos los problemas. Steve Bolze, CEO de GE Power, dijo después de la ceremonia de apertura: "Tenemos impresoras robóticas e 3D, pero lo principal es nuestra gente que confía lo suficiente en los demás como para arriesgar y crear el futuro juntos".



Esta máquina masiva fabrica palas de compresor para el motor a reacción GE9X más grande del mundo. Foto GE Power



Los científicos de materiales de GE Power utilizan estos dos modelos de palas de aerogeneradores para desarrollar piezas más duraderas y precisas a partir de polímeros modernos. Las cuchillas fabricadas se pueden probar aquí en una máquina de prueba. Foto GE Power

Publicado por Thomas Kellner, ge.com. Traducción del inglés.

Source: https://habr.com/ru/post/441646/


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