Power2Power investiga la próxima generación de soluciones energéticas basadas en el silicio para una reducción sostenible del consumo de carbono.
El proyecto Power2Power dirigido por Infineon, se puso en marcha en junio de 2019, y se prevé que tenga una duración de 36 meses; el consorcio, formado por 43 socios de 8 países, entre ellas Fagor Automation, se centra en la movilidad, las aplicaciones industriales y la red de energía. El proyecto tiene un presupuesto de 74,3 millones de euros y recibe 17 millones de euros de Europa.
Fagor Automation aporta sus conocimientos en el diseño y fabricación de reguladores al proyecto Power2Power, que tiene como objetivo generar soluciones energéticas sostenibles que tengan como base el silicio.
Familia de Reguladores
Uno de los principales objetivos del proyecto Power2Power es desarrollar una nueva familia de accionamientos eléctricos en la que cada nuevo modelo sea fabricado por una pieza de potencia común. Esta nueva pieza es el llamado IPBB Inverter Building Block y debe tener la característica de ser paralelizable. La construcción de un sistema de accionamiento de mayor potencia debe ser posible conectando varios de estos IPBBs. Esto permitirá a Fagor Automation ofrecer una nueva familia de reguladores que compartan los mismos componentes básicos.
El mercado al que se dirige hoy Fagor Automation incluye un espectro muy amplio de sistemas de accionamiento. Incluso considerando las máquinas más frecuentes, en el rango bajo-medio de potencias de los reguladores, con 2-3 ejes y motores de cabezal, el número de modelos es elevado, lo que impide la optimización de la producción mediante la automatización del montaje, el ensayo o incluso la compra de componentes de potencia.
Algunas de las ventajas de esta arquitectura son la unificación y reducción de los componentes necesarios para fabricar toda la gama de reguladores y una importante reducción del costo de los materiales. Esto se logra gracias al reducido número de componentes unificados y por la reducción de las existencias, la gestión de las compras y los almacenes. Otra razón es la posibilidad de montaje automatizado en el proceso de fabricación de los diferentes modelos.
Las máquinas herramientas que se abordan en este proyecto pertenecen al segmento de alta precisión y alta velocidad y, como tales, presentan continuos desafíos relacionados con esos aspectos.
Precisión y posicionamiento
El demostrador desarrollado por Fagor Automation tiene que alcanzar o superar estos retos. Para ello, Fagor Automation desarrolla un sistema de accionamiento con un gran ancho de banda de control en posición, velocidad y bucles de corriente. Esto permitirá sistemas de alta respuesta y usos de alta velocidad. Un diseño cuidadoso debe minimizar los efectos no lineales ligados a los cambios de signo en las variables (par, velocidad, posición) lo que es muy importante para un mecanizado de precisión y un posicionamiento muy exacto (por debajo de la décima de micra) como el que se encuentra en las máquinas rectificadoras.
Los movimientos altamente estables son obligatorios también cuando se mecanizan algunos bienes de consumo de alta gama, como los marcos de los smartphones de la industria IT. Esta última aplicación exige que se consiga el típico acabado brillante de la operación de mecanizado, sin necesidad de operaciones de acabado adicionales (operación de pulido, por ejemplo) que son típicamente necesarias.
Como se ha mencionado anteriormente, estos inversores que serán desarrollados por Fagor Automation deben controlar cabezales de alta velocidad. El reto en este caso es alcanzar velocidades de rotación más altas y precisas de la herramienta de mecanizado, lo que permite alcanzar una mayor precisión en el mecanizado de las piezas. Son comunes las velocidades iguales o superiores a 24.000 r.p.m.
Todo ello permite obtener piezas con un acabado de muy alta calidad; es decir, un acabado de espejo. El acabado de espejo tiene que estar en el rango de la décima de micrón, ya que las longitudes de onda de la luz visible están en este rango.
La fiabilidad, un punto clave
Hoy en día en un mundo con una creciente demanda de energía es muy importante la eficiencia de todos los elementos que la consumen. Para ello es muy importante tener en cuenta este factor en los nuevos desarrollos. Fagor Automation es sensible a este reto y en el desarrollo propuesto lo tendrá en cuenta. Uno de los principales requisitos del nuevo producto es la característica regenerativa de la energía a red cuando cualquier motor de la máquina está en un proceso de ruptura. Esto contribuye a la descarbonización de la atmósfera.
Las máquinas herramientas tienen normalmente una larga y productiva vida, y se espera que tengan un alto MTBF Mean Time Between Failures, es decir, un periodo de tiempo medio entre averías. Todos los productos de Fagor Automation pasan pruebas muy estrictas, normalmente más exigentes que las exigidas por las normas comunes. Desde este punto de vista, la fiabilidad será un punto clave en el desarrollo previsto y debe ser considerada desde la fase de diseño.
Así, se pretende detectar los prototipos y validar los modelos de diseño para encontrar cualquier fallo de diseño y conseguir un modelo fiable del inversor que pueda autodiagnosticarse y eventualmente degradar la funcionalidad sin detener las líneas de producción.
Para ello, se recogerán datos operativos y se enviarán a los CNC o de nivel superior de controladores para conocer el estado del motor y del variador y reaccionar antes de fallar.
