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Sensores inalámbricos autoalimentados con calor residual: una apuesta por la sostenibilidad contando con la tecnología de Protolabs
Creado: AEinnova
Industria: Energía alternativa
Servicio: Moldeo por inyección y Mecanizado CNC
Sensores inalámbricos autoalimentados con calor residual: una apuesta por la sostenibilidad contando con la tecnología de Protolabs
AEInnova es una de las empresas más punteras a nivel europeo en materia de eficiencia energética. Se encuentra clasificada, de hecho, en el Top 10 de las Deeptech europeas (según el ranking elaborado por el European Innovation Council -EIC-) y está focalizada en soluciones basadas en tecnología termoeléctrica para la industria.
Actualmente, se encuentra probando 18 dispositivos piloto e su producto InduEye, un sensor inalámbrico para monitorización de máquinas y procesos que funciona sin batería, mediante la recolección de calor residual y su transformación en energía eléctrica.
En este punto, desde AEInnova se enfrentaban a un reto: conseguir un proveedor que aunase todos los requerimientos para fabricar la caja donde debería ir alojada la electrónica de ese sensor. Contactaron con la empresa Protolabs, buscando el aliado perfecto para poder crear un prototipo a medida.
| En breve |
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Diseñar la caja que aloja la electrónica del dispositivo InduEye, un sensor inalámbrico autoalimentado mediante calor residual, con una geometría particular y altas prestaciones.
Protolabs asumió el reto de fabricar la pieza especificada por AEInnova, que debía responder a ciertos requisitos: durabilidad, apta para atmósferas explosivas ATEX, resistencia a altas temperaturas, resistencia química y resistencia mecánica. La tecnología empleada fue el moldeo por inyección de plásticos, que permite crear prototipos personalizados bajo demanda de manera rápida, y el mecanizado CNC para fabricar el inserto metálico de la base.
InduEye se está testando en entornos industriales reales para comprobar su eficacia y funcionalidad. El próximo paso será su fabricación en serie para poder comercializarlo, teniendo como clientes objetivo las grandes compañías industriales. Por un lado, InduEye les ayudará a ser más eficientes energéticamente y, por otro, ayudará a que sus procesos sean medioambientalmente sostenibles. |
Prototipaje de calidad
Para que el sensor de AEInnova funcionase necesitaba aprovechar el calor generado por las propias máquinas o por procesos industriales cercanos. Pero, al mismo tiempo, la electrónica de ese sensor debía estar bien protegida de las altas temperaturas para garantizar su funcionamiento óptimo.
El equipo de ingenieros de esta empresa descubrió que Protolabs cumplía con aquello que necesitaban. “Nos pareció que reunía los requisitos que buscábamos, de la excelencia tecnológica a la capacidad de adaptación. Nuestra exigencia era que el prototipo tuviese un nivel de calidad equivalente e, incluso, superior a un diseño industrial definitivo y que, además, pudiese ser fabricado en serie, entregado en plazo y con un servicio adecuado. Hemos probado muchos proveedores y muy pocos han funcionado. Protolabs nos sorprendió positivamente en calidad, facilidad y fiabilidad, con un feedback mutuo muy constructivo y un resultado excelente”, remarca el CEO de AEInnova, David Comellas.
Protolabs no solamente acometió el prototipado de la caja de InduEye, sino que proporcionó asesoramiento a AEInnova en materia de diseño. “Ofrecimos nuestro soporte técnico y les orientamos en mejoras y recomendaciones sobre la geometría que debían poseer las piezas y cuáles eran los materiales más idóneos para ello”, explica Manuel Blanche, account manager en Protolabs Europa e ingeniero responsable del proyecto con AEInnova.
La pieza que necesitaban tiene forma redondeada y una conicidad determinada en la base para disipar el calor. En ella se ha colocado un inserto metálico que permite el montaje y la transferencia térmica. La parte plástica se fabricó mediante moldeo por inyección de plásticos, utilizando PPS+GF40, sulfuro de polifenileno con 40% de fibra de vidrio, mientras que el inserto metálico se realizó por mecanizado CNC, colocándolo en el molde para sobremoldearlo y así obtener la pieza final.
El proyecto se ejecutó en dos fases: primero se elaboró la pieza mecanizada – a través de un proceso de desbastado de material a partir de un bloque inicial – y, a continuación, se pasó a la sección de inyección por plásticos para poder incorporarla al molde de la pieza plástica y sobremoldear la pieza final.
Esta ha sido, de hecho, la primera ocasión en la que Protolabs ha ofrecido el servicio conjunto de sobremoldeo e inserción metálica. “Habitualmente, los clientes nos envían sus propios insertos y nosotros sobremoldeamos esa pieza mecanizada con un plástico. Pero con AEInnova decidimos fabricar el inserto nosotros mismos a partir del diseño que nos envió el cliente. Gracias a esto, hemos estandarizado este doble servicio en nuestra oferta”, comenta Blanche.
Adaptación a condiciones extremas
Los diseños creados por Protolabs ya se están testando en entornos industriales reales para comprobar su funcionamiento y durabilidad. No solamente deben ser resistentes a las altas temperaturas de las máquinas, sino también tener en cuenta todo un conjunto de elementos inherentes a la industria. “Nuestros dispositivos están al aire libre y, por lo tanto, sometidos a fenómenos naturales de toda índole, pero, además, también deben responder a ciertas características propias del entorno industrial: el polvo, la suciedad, las agresiones químicas, la humedad o las vibraciones de la propia máquina”, apuntan desde AEInnova.
Las pruebas que se están realizando en estos momentos con el prototipo fabricado para el dispositivo InduEye marcarán los pasos a seguir a continuación. Si es necesario, se realizarán adaptaciones o pequeñas modificaciones con el fin de poder comenzar con la fase de producción en serie, lo que supondrá el lanzamiento definitivo al mercado de este producto para la gran industria, desde refinerías de petróleo hasta grandes plantas químicas.
Una solución energética muy sostenible
InduEye es un dispositivo que proporciona amplias posibilidades, al ser capaz de medir diferentes parámetros y enviar los datos para su monitorización a distancia sin utilizar cables ni baterías de litio, altamente contaminantes y perecederas.
Se trata de un nicho de mercado, el conocido como Internet of Things (IoT), llamado a revolucionar la industria y el transporte en un futuro no muy lejano. Solo hay tres empresas en el mundo que han aprovechado los principios de la termoelectricidad para hacer funcionar sensores, y una de ellas es AEInnova, una start-up tecnológica surgida de la Universitat Autònoma de Barcelona.
Compite contra los grandes fabricantes de sensórica industrial, como Siemens, Honeywell o Emerson, con una propuesta de valor clara: la reducción de costes para los clientes (al eliminar las baterías que requerirían mantenimiento y recambio periódico) y una industria sostenible, al aprovechar el sensor el calor residual para autogenerar electricidad y no tener que conectarse a corriente alguna.
“La industria europea pierde, de media, el 65% de la energía que consume en forma de calor residual. Esto quiere decir que se infrautiliza aproximadamente el 20% de las necesidades de consumo en Europa en forma de calor, lo que genera un doble problema: económico y medioambiental. Ya que el calor es un subproducto de muchos procesos, nosotros creímos que ahí había un campo importante de desarrollo para recuperar esa energía y aplicarla a la digitalización de la industria, ayudando a las empresas a ser más eficientes energéticamente y a hacer sus procesos medioambientalmente sostenibles”, explica el director general de AEInnova.
“La industria europea pierde, de media, el 65% de la energía que consume en forma de calor residual. Esto quiere decir que se infrautiliza aproximadamente el 20% de las necesidades de consumo en Europa en forma de calor, lo que genera un doble problema: económico y medioambiental. Ya que el calor es un subproducto de muchos procesos, nosotros creímos que ahí había un campo importante de desarrollo para recuperar esa energía y aplicarla a la digitalización de la industria, ayudando a las empresas a ser más eficientes energéticamente y a hacer sus procesos medioambientalmente sostenibles”, explica el director general de AEInnova.
Una colaboración que mira hacia el futuro
Este camino apenas acaba de comenzar y AEInnova busca crecer y posicionarse como líder en su sector. Su línea de negocio, basada en el aprovechamiento del calor residual, cuenta con financiación europea y, para poder llegar lejos, desea establecer relaciones de confianza a largo plazo con sus proveedores. Por eso, volverán a contar con Protolabs en siguientes proyectos, tras este exitoso trabajo de innovación abierta.
Desde AEInnova reconocen haber quedado “gratamente satisfechos” con el resultado: “Nos sorprendió la calidad del acabado final, que cumplía con todos los requisitos demandados y que realmente se diferenciaba enormemente de los que otras firmas nos presentaron. Son perfectamente conocedores de los productos y servicios que ofrecen, y eso da lugar a que proporcionen las mejores opciones en fabricación y diseño y a que hayamos podido trabajar conjuntamente a lo largo de todo el proceso”, resalta Andrés Ibáñez, manager del departamento de Ingeniería Mecánica de AEInnova.
Asimismo, la empresa destaca la orientación, el asesoramiento y la respuesta rápida como elementos diferenciales de Protolabs respecto a la competencia, unido al conocimiento exquisito que poseen en la materia. Su plataforma de presupuestos en línea les permitió cargar la pieza fácilmente y conocer su valor con antelación, además de recibir en el momento recomendaciones de fabricación que les permitieron optimizar la pieza para no incurrir en errores.
InduEye se va a convertir, sin duda, en el “producto estrella” de esta start-up catalana dentro de unos meses. Además, continúan perfeccionándolo, reduciendo el tamaño de la electrónica, que ahora es demasiado grande, por lo que necesitarán nuevos modelos de caja que esperan que también pueda hacer Protolabs.
Desde Protolabs, acogen encantados la propuesta. Como afirma su account manager Manuel Blanche, “sabemos que AEInnova es una apuesta segura, con ellos todo sale bien. La relación entre cliente y proveedor ya está establecida, y es importante cuidarla y conservarla porque es ahí, cuando los proyectos son más complicados, cuando hay que buscar soluciones rápidas”.
Modelos bajo demanda
La tecnología de inyección de plásticos usada por Protolabs permite producir prototipos personalizados bajo demanda de manera rápida, aprovechando la automatización de la producción. Se envían los modelos CAD directamente a la planta de producción, donde se inicia el fresado del molde, elaborado generalmente con aluminio, una forma de abaratar y agilizar el proceso en lugar de utilizar el acero tradicional. Los gránulos de plástico (polímeros termoestables o termoplásticos) se funden y se inyectan a presión en la cavidad del molde, que se rellena y solidifica para crear el producto final.
Protolabs se encarga, asimismo, de suministrar e incorporar insertos roscados en caso necesario para que el cliente no tenga que realizar compras adicionales y pueda dedicarse a su proyecto. Esta es una nueva vía que se ha abierto tras la colaboración con AEInnova: “Protolabs puede adaptarse al 100% a la pieza metálica que le envía el cliente”, subraya Manuel Blanche, “pero si somos nosotros mismos quienes la fabricamos, todos salimos beneficiados: el cliente, porque no tiene que buscar la pieza fuera y, nosotros, porque, al haberla fabricado, la conocemos bien. La filosofía de Protolabs es siempre la agilidad en la producción y obtención de las piezas, acortando los procesos y facilitando un prototipado rápido y de calidad para nuestros clientes”.