Las nuevas fábricas podrían muy pronto implementar no solo robots colaborativos, sino complementar sus operaciones con nuevos robots humanoides, máquinas construidas para imitar la forma y el cuerpo de los seres humanos. Estos robots cuentan con extremidades y articulaciones que simulan la anatomía humana que requieren de plásticos de ingeniería altamente efectivos para su correcto funcionamiento.
Ante la creciente demanda de plásticos para articulaciones, especialmente en Asia, Celanese Corporation y Vigor Precision firmaron una alianza estratégica para desarrollar articulaciones robóticas capaces de sustituir componentes metálicos por materiales plásticos de alto rendimiento.
El acuerdo fue firmado el 14 de agosto en el Centro Comercial y Tecnológico de Celanese en Shanghái. La colaboración reunirá la experiencia de Celanese en ciencia de materiales con la capacidad de Vigor para diseñar y fabricar engranajes y componentes plásticos de alta precisión.
El principal objetivo técnico será reducir más de 30% el peso de los módulos de articulación utilizados en robots humanoides, manteniendo la precisión de transmisión, la resistencia mecánica y la confiabilidad durante periodos prolongados de operación.
Las compañías no especificaron qué familias de polímeros utilizarán ni anunciaron una fecha para la disponibilidad comercial de los componentes. Sin embargo, indicaron que la colaboración abarcará desde la selección y formulación de materiales hasta su validación y producción a gran escala.
Plásticos de ingeniería para reducir el peso de los robots
Las articulaciones se encuentran entre los sistemas más complejos de un robot humanoide. Estos módulos integran engranajes, transmisiones, motores, sensores y elementos estructurales encargados de reproducir movimientos semejantes a los de brazos, piernas, manos y otras partes del cuerpo humano.
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Tradicionalmente, numerosos componentes de estos sistemas se fabrican con acero u otros metales debido a sus propiedades mecánicas. Sin embargo, su peso incrementa la masa que el robot necesita desplazar durante cada movimiento.
Esta carga adicional puede afectar el consumo de energía, la autonomía, la velocidad de respuesta y la capacidad de carga del equipo. También puede exigir motores de mayor potencia y baterías más grandes, lo que aumenta nuevamente el peso total del sistema.
La alianza entre Celanese y Vigor busca romper este círculo mediante la sustitución selectiva de componentes metálicos por plásticos de alto rendimiento. No se trata de eliminar todo el metal de una articulación, sino de identificar las piezas en las que un material polimérico pueda ofrecer la combinación adecuada de ligereza, resistencia, precisión y vida útil.
Meta: reducir más de 30% el peso de las articulaciones
Vigor estableció como objetivo disminuir en más de 30% el peso de los módulos de articulación frente a los diseños metálicos convencionales. Para conseguirlo, la empresa aprovechará su experiencia en sistemas de transmisión y moldeo de plásticos de precisión.
Celanese, por su parte, proporcionará soluciones de materiales adaptadas a los requerimientos de cada aplicación, además de soporte técnico para su selección, procesamiento, validación y eventual producción en masa.
El reto será alcanzar la reducción de peso sin sacrificar la exactitud de los movimientos. En un robot humanoide, una desviación mínima en un engranaje o sistema de transmisión puede acumularse y afectar la posición final de brazos, piernas o mecanismos de manipulación.
¿Qué propiedades necesitan los plásticos para robots humanoides?
Las articulaciones robóticas están expuestas a arranques y paradas constantes, cambios rápidos de dirección, movimientos repetitivos y condiciones variables de carga. Estas exigencias pueden provocar fricción, desgaste, deformación y aumento de temperatura.
Por esta razón, los materiales seleccionados deberán combinar diferentes propiedades:
- Alta resistencia y rigidez.
- Estabilidad dimensional.
- Resistencia al desgaste y la fatiga.
- Estabilidad térmica.
- Bajo coeficiente de fricción.
- Propiedades autolubricantes.
- Precisión durante el moldeo.
- Capacidad para soportar ciclos repetitivos.
- Reducción de ruido y vibraciones.
Los plásticos de ingeniería también pueden integrar fibras, cargas minerales, modificadores de fricción y otros aditivos para ajustar su comportamiento. Dependiendo de la aplicación, esta capacidad de formulación permite adaptar el material a requerimientos específicos de rigidez, desgaste, temperatura o estabilidad dimensional.
Otro beneficio potencial es la reducción del ruido. Los engranajes plásticos pueden operar de manera más silenciosa que algunos sistemas metálicos, una característica relevante para robots destinados a espacios comerciales, hospitales, oficinas, centros logísticos o entornos domésticos.
De la selección de materiales a la producción en masa
El acuerdo va más allá de una relación convencional entre proveedor y cliente. Celanese desarrollará soluciones personalizadas a partir de las especificaciones técnicas de Vigor y apoyará la validación de los materiales durante todo su ciclo de vida.
Esta etapa será fundamental porque un material que funciona correctamente en un prototipo no necesariamente mantiene el mismo desempeño al fabricarse en grandes volúmenes. La producción industrial exige controlar variables como contracción, alabeo, orientación de fibras, tolerancias dimensionales, temperatura de procesamiento y consistencia entre lotes.
La colaboración contempla acompañamiento desde la formulación y selección del polímero hasta la comercialización del material y su fabricación a escala.
“Vigor posee una amplia experiencia técnica en moldeo de plásticos de precisión, mientras que Celanese es líder mundial en ciencia de materiales de alto rendimiento”, señaló Hoi-sang Chan, CEO de Vigor.
Todd Elliott, vicepresidente sénior de Materiales de Ingeniería de Celanese, destacó que la robótica representa un área de crecimiento para los materiales especializados, particularmente ante la demanda de soluciones compactas, resistentes, ligeras y de bajo ruido.
“Mediante esta alianza podemos combinar la ciencia de materiales, el desarrollo de aplicaciones y las capacidades técnicas locales de Celanese con la experiencia de Vigor en el diseño y fabricación de engranajes de precisión”, explicó el directivo.
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¿Los robots humanoides reemplazarán a los cobots?
El avance de los robots humanoides no significa necesariamente que desplazarán a los robots colaborativos o cobots en las fábricas. Los cobots ya ofrecen soluciones eficientes para tareas concretas como ensamble, inspección, soldadura, empaque y manipulación de materiales.
Los humanoides persiguen una propuesta diferente: operar en instalaciones, estaciones de trabajo y espacios diseñados originalmente para personas. Su estructura podría permitirles utilizar herramientas existentes, desplazarse entre distintas áreas y realizar diversas actividades sin modificar completamente una planta.
En muchos entornos industriales, ambas tecnologías podrían complementarse. Los cobots continuarían ejecutando procesos especializados y repetitivos, mientras que los humanoides podrían utilizarse en tareas variables o espacios donde la flexibilidad sea más importante que la velocidad.
Una nueva oportunidad para los plásticos de alto rendimiento
La robótica abre un mercado potencial para productores de polímeros, fabricantes de compuestos, transformadores y especialistas en moldeo de precisión. Engranajes, carcasas, cojinetes, guías, conectores, cubiertas y elementos de articulación son algunas de las piezas en las que los plásticos pueden aportar ventajas.
Sin embargo, pasar de prototipos a producción masiva exigirá demostrar que estos componentes soportan millones de ciclos sin perder precisión ni propiedades mecánicas. También será necesario evaluar su reparabilidad, reciclabilidad y comportamiento bajo diferentes condiciones de temperatura y carga.
Celanese y Vigor no informaron volúmenes de producción, clientes ni fechas de lanzamiento. La relevancia del acuerdo radica, por ahora, en el desafío que intenta resolver: utilizar plásticos de ingeniería para disminuir el peso de uno de los sistemas más exigentes de los robots humanoides.
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