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Solución de automatización de bajo nivel de ruido para ensayos acústicos

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MRK Systeme y HIWIN desarrollan una innovadora célula de pruebas para Infineon

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A la hora de medir las señales acústicas más débiles, hay algo que, por encima de todo, no debe ocurrir: la propia metrología no debe convertirse en una fuente de interferencias. Este fue precisamente el reto al que se enfrentó MRK Systeme GmbH. Como integrador de sistemas de servicio completo, la empresa desarrolla soluciones de automatización utilizando cobots y robots industriales para una amplia gama de sectores y aplicaciones altamente especializadas.
Para un exigente proyecto de un cliente, el fabricante de semiconductores Infineon, MRK combinó su experiencia con la del especialista en tecnología de accionamientos HIWIN. Juntos, desarrollaron una solución que transforma lo que en un principio era una aplicación de laboratorio operada manualmente en una célula de ensayo altamente automatizada y de nivel industrial, con la máxima precisión, una alta respuesta dinámica y una suavidad de funcionamiento prácticamente impecable. El objetivo era realizar mediciones acústicas en los componentes más pequeños, como los micrófonos para productos electrónicos de consumo —por ejemplo, auriculares intraaurales—, en condiciones absolutamente libres de interferencias, sin ruidos ni vibraciones extraños.

El impulso decisivo para la colaboración actual se produjo a principios de 2025, aunque los primeros contactos entre MRK y HIWIN se remontan a hace dos o tres años. Ya por entonces, HIWIN se había consolidado como un socio fiable en el ámbito de la tecnología de accionamiento y destacaba especialmente por su experiencia en el diseño de accionamientos. «Sabemos perfectamente que nuestro punto fuerte reside en la integración de sistemas. En lo que respecta al diseño de accionamientos, nos complace contar con socios experimentados. Y es precisamente ahí donde HIWIN nos impresionó desde el primer momento», afirma Michael Mohre, director general de MRK Systeme GmbH, al describir la colaboración.
Con el lanzamiento de la serie de actuadores eléctricos, surgió por fin la oportunidad de aplicar de nuevo esta experiencia en un proyecto adecuado. De esta combinación —una relación de trabajo contrastada y una nueva solución tecnológica— surgió rápidamente una colaboración renovada, caracterizada por un enfoque práctico, rapidez y un alto nivel de conocimiento técnico. «Estamos abiertos a todas las tecnologías; al fin y al cabo, lo que realmente nos importa es lo que funciona en el proyecto. Y, en este sentido, HIWIN nos ha vuelto a impresionar», afirma Mohre.
Los requisitos para la nueva solución distaban mucho de ser sencillos: había que combinar un movimiento altamente dinámico con el máximo nivel de precisión en el posicionamiento, garantizando al mismo tiempo un funcionamiento absolutamente suave y sin vibraciones. A esto se sumaban la necesidad de integración en un entorno de control basado en Siemens a través de Profinet, un funcionamiento continuo y fiable con varios miles de ciclos a la semana, y el reto de operar varios sistemas en paralelo y muy próximos entre sí sin provocar interferencias acústicas mutuas.

Por qué los actuadores eléctricos de HIWIN resultaron ser la mejor opción
Ya en la fase de concepción se examinaron en detalle diversos principios de accionamiento. La solución de HIWIN se impuso finalmente. En particular, la combinación de precisión mecánica, una arquitectura de sistema coherente y una fácil integración resultó decisiva.

El corazón del sistema lo constituyen dos actuadores eléctricos HIWIN sincronizados, que abren y cierran la cámara de medición insonorizada. De este modo, desempeñan un papel central en todo el proceso, ya que cada movimiento debe ser altamente dinámico, preciso y, al mismo tiempo, absolutamente libre de interferencias.
Desde el punto de vista tecnológico, los actuadores eléctricos se basan en un husillo de bolas pelado de alta resistencia, desarrollado específicamente para este fin. Esto garantiza una transmisión de fuerza especialmente suave, sin efectos de «stick-slip», y permite una alta repetibilidad incluso durante el funcionamiento continuo. Al mismo tiempo, el diseño reduce al mínimo las vibraciones naturales y el ruido mecánico. El resultado es un funcionamiento excepcionalmente suave, un factor crucial para aplicaciones acústicamente sensibles en las que incluso las vibraciones más leves u oscilaciones amortiguadas podrían distorsionar los resultados de las mediciones.
A esto se suman la elevada rigidez mecánica y la capacidad de mover incluso grandes masas de forma fiable y controlada. Esto se debe a que los componentes implicados no son en absoluto ligeros: las partes móviles de la cámara de medición insonorizada tienen una construcción sólida y cada una pesa bastante más de 100 kilogramos. Los actuadores utilizados deben absorber de forma segura y aplicar con precisión fuerzas correspondientemente elevadas. Esto hace que resulte aún más impresionante que los actuadores eléctricos alcancen este rendimiento con un diseño compacto. Una amplia gama de opciones de fijación con pernos y de centrado facilita además la integración en el sistema global y ofrece un alto grado de flexibilidad en la disposición de la máquina. «El funcionamiento suave fue uno de los criterios clave, no solo durante el movimiento, sino también en reposo. Precisamente ahí es donde nos convencieron los actuadores eléctricos de HIWIN», explica Thomas Rödig, director de proyectos de MRK.

Otra ventaja decisiva radicaba en el enfoque de sistema integrado de HIWIN. En lugar de tener que combinar componentes individuales de distintos fabricantes, se utilizó un paquete de accionamiento totalmente coordinado, compuesto por actuadores eléctricos, servomotores de la serie EM1 y servoaccionamientos ED1.
Este enfoque basado en el sistema ofrece ventajas clave: los componentes están perfectamente adaptados entre sí, lo que da como resultado un comportamiento de control especialmente estable y repetible, incluso en una red de ejes sincronizados. Al mismo tiempo, elimina gran parte del esfuerzo de integración y ajuste que, de otro modo, sería necesario. La integración a través de Profinet en el sistema de control existente de Siemens se realizó sin problemas y sin dificultades adicionales con las interfaces.
El resultado es un sistema de accionamiento extremadamente estable con tiempos de puesta en marcha reducidos y la máxima fiabilidad del proceso. «Fue precisamente la combinación de mecánica, motor y control de accionamiento de un único proveedor lo que nos ahorró mucho tiempo y, sobre todo, nos dio tranquilidad», destaca Rödig.

Coordinación perfecta durante el funcionamiento
El rendimiento del sistema se hace evidente en los detalles durante el funcionamiento: dos actuadores eléctricos abren de forma sincronizada la cámara de medición insonorizada, tras lo cual un robot colaborativo se encarga del proceso de carga. Con el apoyo de un sofisticado sistema óptico 3D, detecta la posición exacta de las diminutas muestras de ensayo, compensa las desviaciones en tiempo real y coloca los componentes con precisión dentro de la cámara de medición. A continuación, los actuadores eléctricos vuelven a cerrar la carcasa de forma tan silenciosa que ni siquiera las mediciones acústicas más sensibles se ven afectadas. Todo el proceso se desarrolla de forma totalmente automática, fiable y reproducible. Incluso cuando se utilizan varios sistemas en paralelo, no se producen interferencias acústicas entre ellos, lo que subraya la escalabilidad de la solución.

La colaboración como factor clave del éxito
Un factor clave del éxito del proyecto fue la estrecha colaboración, basada en una relación de asociación, entre MRK, HIWIN e Infineon. En una fase temprana del proyecto, se llevó a cabo una prueba conjunta de viabilidad directamente en las instalaciones del cliente final, utilizando hardware real y en condiciones de funcionamiento reales.
«La prueba in situ fue crucial. Nos permitió identificar posibles retos en una fase temprana y resolverlos de inmediato», explica Michael Bachschneider, el representante de campo de HIWIN encargado del proyecto.
Además, MRK recibió la visita del «HIWIN Academy Truck» en una fase temprana del proyecto. Esto también brindó a Infineon, como cliente final, la oportunidad de hacerse una idea de primera mano de la tecnología y las soluciones de HIWIN directamente in situ. El diálogo directo y la demostración en vivo de la tecnología de accionamiento desempeñaron un papel clave a la hora de generar confianza y seguir consolidando la decisión de adoptar la solución conjunta.
Incluso durante la fase de implementación, el diálogo siguió siendo intenso y orientado a la búsqueda de soluciones. El dimensionamiento conjunto de los sistemas de accionamiento, los rápidos tiempos de respuesta a las consultas técnicas y una línea directa de comunicación entre los equipos garantizaron un alto nivel de confianza y eficiencia. «Simplemente teníamos buenas sensaciones al respecto: HIWIN fue rápida, flexible y orientada a las soluciones. Eso es exactamente lo que se necesita en proyectos como este», afirma Michael Mohre al describir la colaboración.

Hoy en día, este éxito se refleja en una solución que impresiona tanto desde el punto de vista tecnológico como económico. Los procesos manuales en el laboratorio se han reducido considerablemente, al tiempo que se han incrementado significativamente la reproducibilidad de los resultados de las mediciones y el rendimiento.
El sistema no solo cumple los exigentes requisitos de calidad de Infineon, sino que también ofrece un alto grado de flexibilidad para futuras adaptaciones y ampliaciones.

La colaboración entre MRK Systeme GmbH y HIWIN GmbH ha traspasado, por tanto, hace tiempo los límites de un único proyecto. Es un ejemplo de automatización moderna: la combinación de conocimientos especializados, una visión compartida de las aplicaciones complejas y la capacidad de desarrollar soluciones innovadoras con espíritu de colaboración.
«La colaboración ha sido excelente, y vemos claramente aquí potencial para muchos más proyectos», afirma Michael Mohre, con la mirada puesta en el futuro.

Cuando la precisión, la experiencia en sistemas y la colaboración se unen, el resultado es algo más que una simple solución de automatización funcional: se crea una capacidad de innovación sostenible.

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