Indústria 4.0

Estem vivint l’inici de la 4a revolució industrial; els ordinadors i màquines es comuniquen i prenen decisions sense la participació humana. El Centre CIM (CIM UPC) és el Centre d’Innovació i tecnologia en Fabricació Integrada per Ordinador de la UPC, actualment treballa per aplicar nous sistemes per a una producció més flexible, més productivitat i el desenvolupament de nous models de negoci.

Actualment estem vivint els inicis de la quarta revolució industrial, també coneguda com a Indústria 4.0. Amb el desenvolupament actual i futur dels sistemes informàtics, els ordinadors i les màquines adquireixen la capacitat de comunicar-se entre si i prendre decisions sense la participació de l’ésser humà. La combinació de tecnologies com el Big Data, els Sistemes Robòtics, la Ciberseguretat, Internet de les Coses i la Fabricació Additiva, suposen els pilars fonamentals de la Indústria 4.0 i la fàbrica intel·ligent, fent realitat el que, fa pocs anys, semblava ciència-ficció.

El CIM-UPC és el centre d’innovació i tecnologia en matèria de Fabricació Integrada per Ordinador (Computer Integrated Manufacturing) de la UPC. Tot i que va ser creat amb la finalitat de demostrar els paradigmes de l’automatització i robotització dels sistemes de producció que funcionen sense operaris, actualment, amb l’evolució de les tecnologies de fabricació, el paradigma ha canviat radicalment. La fita de la nova indústria és la de desenvolupar fàbriques on poder treballar més còmodament i on es disposa de tota la informació del procés productiu amb la possibilitat de poder visualitzar i controlar l’estat actual d’aquest des de qualsevol plataforma i dispositiu, a la vegada que s’analitzen les seves dades per a poder optimitzar-lo.

 

El CIM-UPC, com a centre punter d’innovació i tecnologia especialitzat en Tecnologies Avançades de la Producció és un referent en àmbits com:

  • Nous processos de Fabricació i Fabricació Additiva
  • Fabricació Digital i Producció Automatitzada
  • Desenvolupament de Producte i Aplicacions industrials de les TICs

Com a centre tecnològic líder en Fabricació Additiva, el CIM-UPC es proposa acostar l’entorn empresarial a les tecnologies avançades de la producció, ajudant-les a obtenir un valor afegit en els resultats i capacitant-les per competir en el context internacional.

Durant els darrers anys, el CIM-UPC ha participat en projectes d’R+D+I a nivell europeu en matèria de Fabricació Avançada, essent membre de plataformes europees com EFFRA i AM Platform, espanyoles com SIF i MANU-KET, i catalanes com Llavor 3D i BASE 3D.

En l’àmbit tecnològic, el centre disposa d’una Planta Pilot amb equips industrials de fabricació (sostractiva i additiva) i d’equipaments d’automatització i robòtica fàcilment incorporables a la Indústria 4.0. Aquesta planta té la finalitat de servir com a laboratori demostrador de les capacitats desenvolupades en les diferents tecnologies de fabricació i la seva interacció amb l’ésser humà.

L’objectiu de centre en aquesta revolució és el d’aplicar nous sistemes per aconseguir una producció més flexible, major productivitat i el desenvolupament de nous models de negoci. La implicació de la Fabricació Additiva a la Indústria 4.0 facilita noves oportunitats a les indústries per a crear processos capaços de satisfer els requisits individuals dels clients. El repte a afrontar pel nostre equip d’R+D+I és el de generar noves cadenes de subministrament capaces de ser redefinides de manera ràpida i eficaç per a adaptar-se a les exigències volàtils de la nova indústria.

D’aquesta manera, el CIM-UPC és un participant i membre actiu de la Xarxa d’R+D+I XaFIR (Xarxa Fourth Industrial Revolution), amb la finalitat de dur a terme programes de valorització i transferència de resultats.

El CIM-UPC compta amb tot un equip especialitzat en l’àrea d’R+D+I. L’expertesa de l’equip neix en les tecnologies de fabricació i ha anat desenvolupant-se fins al dia d’avui constituir una àrea experta en la Fabricació Additiva. Aquesta àrea es divideix en diverses línies de recerca, les quals es construeixen sobre tres eixos principals: potenciar la innovació, donar resposta a les noves necessitats socials i transferir la tecnologia al sector industrial.

3D Printing for Health

L’objectiu d’aquesta línia d’investigació és la transformació de la pràctica quirúrgica mitjançant la incorporació de la fabricació additiva i es duu a terme a tres nivells: models d’assaig quirúrgic, guies i implants per reconstrucció i implants bioactius per a la regeneració de teixits. Aquesta tecnologia permet la individualització de tractaments en el sector biomèdic.

L’objectiu d’aquesta línia de recerca és la transformació de la pràctica quirúrgica mitjançant la incorporació de la Fabricació Additiva a tres nivells: models d’assaig quirúrgic, guies i implants per reconstrucció i implants bioactius per a la regeneració de teixits. Un dels beneficis més interessants que té aquesta tecnologia en el sector biomèdic és la individualització de tractaments.

La indústria mèdica és una de les més avançades pel que fa a la manera en com s’han desenvolupat nous tractaments i mètodes. Una de les tecnologies que està fent de l’evolució mèdica una de les més ràpides i mal·leables és la Impressió 3D o Fabricació Additiva. 

Amb aquesta tecnologia l’equip del CIM-UPC és capaç de donar resposta a les demandes de personalització del món de la salut. Els principals camps d’aplicació de la línia 3D Printing for Health són:

  • Impressió de pròtesis mèdiques
  • Bioimpressió 3D de teixits
  • Impressió de prototips i models quirúrgics i pre-quirúrgics
  • Impressió d’implants biocompatibles

La línia 3D Printing for Health neix després d’anys de col·laboració amb hospitals punters com l’Hospital Sant Joan de Déu i el Parc Taulí en el processament d’imatge mèdica i la impressió de models de planificació quirúrgica que han permès una millora substancial a l’hora d’abordar intervencions de risc.

A partir d’aquí, fa més de cinc anys que participem en diferents projectes d'R+D+I per dur les capacitats de la Fabricació Additiva dins del camp de la medicina al següent nivell. Oferim serveis que inclouen la fabricació de models prequirúrgics i impressió de pròtesis, Bioimpressió 3D de teixits i, a més, el disseny i desenvolupament de maquinària d’impressió 3D que compleixi amb les característiques específiques demanades, sobrepassant les impressores que es puguin trobar al mercat. Això inclou també la viabilització de nous materials d’interès mèdic per a ser processats mitjançant fabricació additiva.

Projectes com James Bone, Match i QuirofAM han suposat un canvi en el paradigma de la impressió 3D i la seva aplicació al món mèdic i el camp de la cirurgia i les pròtesis. Dins de la mateixa línia, hem iniciat la nostra participació en un nou projecte, INK3D, el qual forma part de la comunitat BASE3D coordinada pel CIM-UPC. 

CIM-UPC ha sigut un actor rellevant en la incorporació de les tecnologies de fabricació additiva per fer front a la crisi sanitària viscuda a causa de la COVID-19, essent un agent principal en el projecte europeu CAR3D.

Direct Ink Writing

Es desenvolupen nous sistemes d’impressió 3D amb la tecnologia Direct Ink Writing o Robocasting, a partir de les necessitats d’investigadors i dels propis materials. Actualment, l’aplicació més desenvolupada amb aquesta tecnologia és la producció d’implants de teixit biològicament compatibles. L’equip de recerca disposa d’una cartera de col·laboradors que cerca l’excel·lència amb aquests equipaments.

L’equip de Recerca en la Línia Direct Ink Writing (DIW) desenvolupa nous sistemes d’impressió 3D mitjançant la tecnologia DIW o Robocasting a partir de les necessitats d’altres investigadors i dels materials amb els quals necessiten treballar.

En aquesta tecnologia utilitzem un material amb una viscositat elevada, que s’anomena tinta, que és extruïda capa a capa mitjançant un sistema de deposició volumètric d’altes prestacions. Algunes aplicacions potencials de la tecnologia inclouen la producció d’estructures específiques amb una altura de superfície elevada, com llits de catalitzadors o electròlits de cel·la de combustible.  Avui en dia, l’aplicació més desenvolupada per al DIW és la producció d’implants de teixit biològicament compatibles.

La participació del CIM-UPC en diferents projectes, ha esdevingut un factor clau per al desenvolupament d’un rang d’equipaments amb un TRL avançat que es poden adaptar a les diferents necessitats dels investigadors, permetent als nostres clients fer avançar l’estat de la tècnica en els seus camps d’estudi. 

El grup d’R+D+I podem ser el teu partner tant en projectes competitius com mitjançant la transferència de tecnologia. A la nostra Planta Pilot podem ajudar-te en els següents àmbits:

  • Reologia i caracterització de tintes
  • Desenvolupament i fabricació de màquines d’impressió 3D de tecnologia DIW
  • Fabricació de petites sèries
  • Sinteritzats i tractaments tèrmics
  • Inspecció i caracterització de materials i peces finals

Gràcies a la seva experiència en els diversos projectes de recerca en els que ha participat com a equip de desenvolupament de sistemes DIW, actualment disposa d’una àmplia oferta d’equipaments i d’una cartera de col·laboradors (la majoria grups d’investigació universitaris i privats) que cerca l’excel·lència en els seus camps d’estudi amb la incorporació d’aquests equipaments.

Concrete 3D Printing

La impressió 3D permet als arquitectes i al món de la construcció dissenyar estructures amb diferents geometries funcionals i no convencionals que poden ser complicades de construir mitjançant els mètodes de construcció convencionals. A més, actualment ens trobem en el punt desafiant de plantejar i desenvolupar la fabricació d’habitatges amb fabricació additiva.

L’objectiu principal del grup Concrete 3D Printing és desenvolupar noves tècniques i processos d’impressió 3D de materials ceràmics a gran escala per a la construcció d’edificis o prefabricats, aconseguint un impacte significatiu en l’àmbit ambiental, social i econòmic i esdevenint un referent mundial en el nou concepte de Construcció 4.0.

El món de la construcció des de fa molts anys ha utilitzat la impressió 3D per a obtenir maquetes de projectes arquitectònics. La tecnologia que estem desenvolupant a la línia de Concrete 3D Printing va molt més enllà, amb l’objectiu que la impressió 3D permeti als arquitectes molta més llibertat per a dissenyar estructures amb noves geometries que serien impossibles de fabricar amb un procés tradicional.

Els principals avantatges que ofereix la incorporació de la impressió 3D al sector de la construcció són: 

  • L’eliminació de moltes de les restriccions geomètriques que imposen altres tecnologies de construcció.
  • La capacitat de fabricar estructures totalment personalitzades sense increment de costos.
  • La notable reducció de les emissions de CO2 respecte a l’actual causada pels processos convencionals.
  • La potencial reducció del temps i costos respecte a les tecnologies tradicionals
  • La valorització de materials residuals/in situ, utilitzant-los com a matèria primera en un clar procés d’economia circular.

L’àrea d’R+D+I del CIM-UPC ha acceptat el repte, obtenint resultats clau per a fer d’aquest concepte tota una realitat. La seva participació en projectes competitius tant d’àmbit nacional com internacional, ha fet possible la creació de sistemes de fabricació additiva per a peces de grans dimensions que escapen a les capacitats de les impressores 3D existents al mercat. Els nostres equips són aptes per imprimir utilitzant materials emprats principalment en el sector de l’edificació, com ara guixos, morters o argiles.

La possibilitat de desenvolupar aquests sistemes ens ha permès realitzar grans avenços tant en la tecnologia com en la simulació de procés i fins i tot en la formulació de nous materials i ciments alternatius per tal de donar viabilitat a la incorporació d’aquesta tecnologia al sector gràcies a la seva participació en projectes europeus com HINDCON, 3DCONS i Print and Build.

Hybrid 3D Manufacturing

La fabricació híbrida és un dels processos amb més avantatges i reptes de l’evolució de la impressió 3D. Aquesta ens permet escurçar la cadena de producció; reduint el temps i els costos de fabricació i aconseguint la personalització de productes. L’objectiu principal, ara és poder incrementar el nombre de materials utilitzats en un sol procés d’impressió.

En l’evolució constant de la impressió 3D un dels processos amb més avantatges i més reptes és la fabricació híbrida. Aquesta nova tecnologia de fabricació va començar amb la combinació de sistemes de Fabricació Additiva (AM) i de fabricació subtractiva (CNC). En aquesta evolució, les operacions de CNC i AM es realitzen dins de la mateixa cambra de construcció. Aquest fet permet escurçar la cadena de producció, permetent reduir tant temps com costos de fabricació.

L’experiència de l’equip d’R+D+I en les tecnologies de fabricació CNC i AM, i la seva participació en consorcis i projectes competitius, ha permès el desenvolupament exitós d’aquest tipus de maquinària. Aquesta combinació és cada cop més freqüent al sector industrial, permetent la personalització de productes i la fàcil readaptació i reorganització de les cadenes de subministrament.

Vist l’èxit del desenvolupament i l’acollida d’aquest nou sistema de producció, el CIM-UPC posa el seu focus més enllà. Actualment, l’objectiu i repte principal de l’equip d’R+D+I en aquesta línia d’investigació és incrementar el nombre de materials utilitzats en un sol procés d’impressió, donant pas a la fabricació d’objectes multimaterials. Amb aquesta fita, el CIM-UPC participa en projectes competitius on la seva activitat principal és desenvolupar, optimitzar i integrar diferents tecnologies de fabricació per tal d’obtenir sistemes híbrids de fabricació additiva amb els quals es puguin combinar materials amb característiques i prestacions totalment diferents i, així, construir elements i peces multifuncionals en un sol pas.

El desenvolupament d’aquesta línia de recerca pretén provocar un canvi revolucionari en els processos de fabricació i de disseny, obrint un horitzó de nous reptes als quals les peces i elements multifuncionals puguin donar resposta de forma eficaç i eficient. 

La participació de l’equip d’R+D+I en diversos consorcis i projectes competitius fa que aquest cada dia es plantegi nous reptes pel que fa a la combinació de tecnologies d’impressió 3D i multimaterial. La seva experiència en projectes com HYBRI3D, HINDCON, NET3D+, entre d’altres, ha permès al CIM-UPC desenvolupar equipaments capaços de combinar de manera eficaç la Fabricació Additiva amb la fabricació subtractiva, DIW amb MIP-SL, etc. i diferents tipus de Fabricació Additiva entre ells.

La diversitat de combinació de processos de Fabricació Additiva caracteritza aquesta línia d’investigació com la més polivalent i transversal. Manté una relació directa amb la resta d’àmbits, ja que participa en la millora d’obtenció de resultats en cada un d’ells, essent un participant actiu en l’assoliment dels nous objectius establerts en les diferents línies de recerca.

Customized 3D Printers

Les impressores desenvolupades al CIM UPC destaquen per la seva capacitat de personalització per oferir els millors paràmetres d’impressió, superiors als de les impressores que es troben al mercat. També ens encarreguem de la gestió de la documentació tècnica d’usuari, i garantim la legislació obligatòria en matèria de requisits essencials de seguretat, amb el Marcatge CE.

Amb una trajectòria iniciada fa anys amb el disseny i desenvolupament d’impressores per extrusió, l’equip d’R+D+I del CIM-UPC desenvolupa màquines d’impressió 3D a mida, utilitzant les tecnologies pròpies i el know-how del centre des de la idea fins a la màquina, tant per a empreses com centres i grups d’investigació amb la finalitat que aquests puguin dur a terme els seus estudis o processos de fabricació amb èxit.

Oferim, així, serveis de disseny i desenvolupament d’impressores 3D i els seus components a mida, així com el seu posterior redisseny i incorporació de millores. Les impressores 3D desenvolupades al CIM-UPC destaquen per la seva capacitat de personalització i per oferir paràmetres d’impressió (mida, velocitat, temperatura, estanquitat, esterilització, etc.) que no estan a l’abast de les impressores del mercat. La nostra capacitat d’adaptació i personalització és clau per diferenciar-se de la competència, augmentar la productivitat i aportar un gran valor afegit a organitzacions de diversos sectors professionals.

Els nostres serveis van des del desenvolupament d’equipament ja dissenyat amb la capacitat de personalització de paràmetres fins al disseny, desenvolupament i/o adaptació d’impressores per a finalitats diverses (fabricació de pròtesis, aliments, etc.). 

El desenvolupament d’impressores 3D personalitzades al CIM UPC integra també dos aspectes essencials:

Documentació tècnica i d’usuari: A més de dur a terme el disseny i desenvolupament de la impressora 3D, gestionem tota la documentació tècnica i d’usuari necessària per a la comprensió del funcionament complet i les complexitats del mateix. Ens encarreguem del procés de fabricació i posada a punt de la màquina i, ens encarreguem també del procés d’industrialització en presèrie.

Normativa per al marcatge CE: El marcatge CE és el procés mitjançant el qual el fabricant garanteix als usuaris i autoritats competents, que l’equip comercialitzat compleix amb la legislació obligatòria en matèria de requisits essencials de seguretat. Amb els mitjans per dur a terme el procés integral des de la concepció fins a la posada en marxa de la impressora 3D a mida, adeqüem els projectes amb la normativa per al Marcatge CE.

Indústria 4.0
3D Printing for Health
Direct Ink Writing
Concrete 3D Printing
Hybrid 3D Manufacturing
Customized 3D Printers

Nou cupó de descompte!

Treballem perquè puguis formar-te des de casa.

Preu especial amb el cupó TARDOR20 en els cursos 3D online.