La Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) es la institución catalana que participa en más ámbitos tecnológicos transformadores y la que gestiona más presupuesto para sacar adelante proyectos de I+I que lleguen con éxito a la industria, dentro del programa de tecnologías emergentes que ha puesto en marcha la Generalitat de Catalunya para impulsar la valorización y la transferencia de resultados de la investigación. Concretamente, la UPC participa en seis de las nueve agrupaciones o alianzas estratégicas de entidades de investigación que impulsa el Gobierno catalán, y lidera dos de ellas dedicadas a las manufacturas aditivas (impresión 3D) y a la Industria 4.0, respectivamente.

El programa de la Generalitat se enmarca en la estrategia de I+I para la especialización inteligente de Cataluña (RIS3CAT) y cuenta con la cofinanciación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). La idea al constituir estas agrupaciones o redes colaborativas es fomentar la cooperación entre centros de investigación de referencia, aprovechar mejor el conocimiento que generan y potenciar la investigación y la innovación, para que los resultados de sus investigaciones conjuntas lleguen al mercado y contribuyan a incrementar la competitividad de la economía. Mediante este programa, la Generalitat impulsa el desarrollo de nuevo ámbitos tecnológicos transformadores, que son los dos que lidera la UPC y otros seis vinculados al cerebro humano, la utilización de datos masivos en las ciencias de la vida, el internet de las cosas, los procesadores de bajo consumo, las tecnologías cuánticas, la energía de fusión y el grafeno.

Potenciar la impresión 3D
En el ámbito de las manufacturas aditivas (impresión 3D), se ha creado la agrupación BASE3D, que lidera CIM UPC, con Felip Fenollosa al frente. Este núcleo de conocimiento reúne a centros de investigación que potencian la I+D+i en impresión 3D y que se proponen aumentar los índices Technology Readiness Level (TRL) –que es la escala para medir la madurez de la tecnología antes de llegar el mercado– de varias líneas en las que se estructuran actualmente las formas de fabricar aditivamente por capas. En esta línea se ejecutarán proyectos que suman una inversión global de unos 3,7 millones de euros.

Se impulsarán cuatro proyectos específicos dedicados a diferentes procesos de fabricación aditiva:

• Llum3D, que está enfocado en estudiar las tecnologías 3D relacionadas con la luz para la fabricación aditiva (impresión 3D) con el objetivo de mejorar los materiales y su uso para las diferentes aplicaciones. Se orienta a conseguir, por ejemplo, mejorar los materiales en polvo para diferentes aplicaciones, optimizar los parámetros de simulación del proceso de impresión y crear nuevas resinas para la impresión 3D.
• Fuse3D, que tiene el reto de mejorar la adhesión entre capas de material y aumentar su resistencia, combinar diferentes materiales a la hora de imprimir para obtener diferentes superficies y poder crear geometrías de más altura, entre otros. Con estas metas se llevarán a cabo estudios, caracterizaciones y optimizaciones de los materiales y procesos de impresión, y se integrarán en el proceso la definición de las propiedades mecánicas del producto.

• Ink3D, centrado en dar respuesta a los grandes retos tecnológicos de la impresión por deposición de materiales viscosos a temperatura ambiente. El objetivo es mejorar la fabricación de piezas complejas y multimateriales, y el diseño de sistemas de impresión más eficientes.

• Hybrid3D, que tiene como finalidad el desarrollo, la optimización y la integración de diferentes tecnologías de fabricación aditiva para obtener un nuevo proceso de fabricación híbrida (con diferentes tipos de tecnologías de impresión) y multimaterial de gran calidad. Se ensayarán simulaciones del comportamiento de los materiales líquidos y viscoelásticos como posibles componentes de la nueva tecnología. Se llevará a cabo el diseño de un software que permita tratar los diseños digitales de piezas de diferentes materiales.

En la agrupación BASE3D participan el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE), el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), el grupo de investigación de Biomateriales, Biomecánica e Ingeniería de Tejidos de la UPC, el Instituto Químico de Sarrià, la Fundación Sant Joan de Déu, el Instituto de investigación en Energía de Cataluña (IREC) y otros grupos de investigación de las universidades de Girona (UdG), de Barcelona (UB) y Autónoma de Barcelona (UAB), así como el LEITAT y Eurecat.

Haciendo realidad la Industria 4.0
En el otro ámbito estratégico que es el de la Industria 4.0, se ha creado la agrupación Looming Factory, una alianza entre grupos de I+D+ i del mundo universitario y de la industria para facilitar y acelerar la introducción en el mercado de tecnologías emergentes alineadas con las necesidades y los nuevos retos industriales que resultan de la transformación digital: fábricas inteligentes y conectadas, y robótica de colaboración en entornos productivos, con demostración de estas tecnologías en entornos reales.

Looming Factory está coordinado por el centro de investigación en Accionamientos Electrónicos y Aplicaciones Industriales (MCIA, por sus siglas en inglés) de la UPC, que dirige el investigador Luis Romeral, y que se propone desarrollar y validar en plantas piloto de sistemas productivos las tecnologías digitales de la llamada Cuarta Revolución Industrial, caracterizada por la interconexión de máquinas y sistemas y la integración operacional de los trabajadores con el entorno productivo, así como por el intercambio de información con los sistemas de logística y distribución. En este sentido desarrollará cuatro proyectos que suman una inversión global de 4 millones de euros:

• Smart Factory, centrado en desarrollar algoritmos de monitorización avanzada, con el reto que supone trabajar con sistemas más complejos, grandes, heterogéneos e interdependientes, e incorporando aspectos como la eficiencia energética, el impacto ambiental y la seguridad con alta resolución, a partir de los datos provistos por los nuevos sensores y actuadores. Asimismo, el proyecto incluye incrementar la flexibilidad y la adaptación de los sistemas de monitorización y control, que deben permitir implementar estrategias de mantenimiento predictivo y ser capaces de dar respuestas en situaciones de quiebra o mal funcionamiento de las plantas industriales (health aware control).

• Connected Factory, centrado en los sistemas de comunicaciones. La mayor dificultad de estos sistemas reside en la operación con escalas de tiempo diferentes y varios órdenes de magnitud de los datos en diferentes niveles, desde la planta a la distribución y el comercio. El próximo despliegue de redes 5G, el uso ampliamente extendido de nuevos protocolos de comunicación en la empresa y la implantación real de Ethernet Industrial en las plantas de fabricación con redes TSN, que combinando el ancho de banda de las redes informáticas Ethernet con los tiempos de respuesta de los buses de campo digitales de la industria, están modificando y reduciendo las dificultades de retrasos y cualidades de los servicios de comunicación industrial.

• Robots on Factory: aborda el uso del espacio de trabajo por parte de brazos robots o de robots móviles y su colaboración con trabajadores. Esta cuestión incluye el diseño de los robots para hacerlos adecuados a espacios propios de industrias pequeñas y medianas, así como la implementación y el aprendizaje de formas de movimientos y de navegación que sean seguros para las personas. El proyecto incluye el estudio y el desarrollo de las herramientas de aprendizaje que han de facilitar la interacción entre personas y robots, así como la programación, el adiestramiento o la demostración de casos.

• Factories of the Future: incluye los demostradores de tecnologías desarrolladas en los proyectos anteriores, que serán materializados en la Planta Piloto de Fabricación Digital del CIM UPC, tanto de tipo hardware (demostradores de producción) para la producción por lotes y robotizada, como de software (plataformas colaborativas) para datos y servicios.

Las dos agrupaciones -Base 3D y Looming Factory- cuentan con la participación de 22 grupos y centros de investigación en la UPC, además del CIM UPC y el centro MCIA: los grupos de Biomateriales, Biomecánica e Ingeniería de Tejidos (BBT), el grupo e-PLASCOM de plásticos y composites ecológicos; el Centro de Diseño de Aleaciones Ligeras y Tratamiento de Superficie (CDAL); el Centro de Desarrollo de Sensores, Instrumentación y Sistemas; el Centro Tecnológico de Transferencia de Calor (CTTC); el Centro de Integridad Estructural y Fiabilidad de los Materiales (CIEFMA); el Innovation in Materials and Molecular Engineering (IMEM); los grupos de Nanoengineering of Materials Applied to Energy (NEMEN), de Procesos de Conformado de Materiales Metálicos (PROCOMAME), de Termodinámica y Fisico-Química (POLTEPO), de investigación en Estructuras y Mecánica de Materiales (REMM); el grupo en Tecnologías de Fabricación (TECNOFAB); de Sistemas Avanzados de Control (SAC); de Diseño y Evaluación de Redes y Servicios de Banda Ancha (BAMPLA); de Circuitos y Sistemas de Comunicación (CIRCUIT); de Visión Artificial y Sistemas Ingel·ligents (VIS). Así como el Centro de Innovación Tecnológica en Convertidores Estáticos y Accionamientos (CITCEA); el Centro Tecnológico de la Transferencia de Calor (CTTC); el Laboratorio de Ingeniería Acústica y Mecánica (LEAM); el Centro de Estudios Tecnológicos para la Atención a la Dependencia (CETpD); el Centro de Diseño de Equipos Industriales (CDEI) y el Centro Intelligent Data Science and Artificial Intelligence (IDEAl).

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