Entrevista:Tendencias en tecnología de medición de fuerza Entrevista:Tendencias en tecnología de medición de fuerza | HBM

Sensores de fuerza hoy, mañana (y pasado mañana). Entrevista a dos expertos de HBM

En 2020, HBM ha introducido muchas innovaciones en el campo de la tecnología de medida de fuerza. Como el anillo de medida de fuerza KMR+ de uso flexible o el sensor ultraminiaturizado C11. El catálogo también se ha “electrificado” considerablemente, una tendencia que se inició con los sensores C9CU9C, ahora disponibles como sensores activos con amplificadores permanentemente conectados a la línea, y que ha tenido continuidad.

En esta entrevista, Thomas Kleckers y Markus Gräf, dos expertos en medida de fuerza, nos dan su visión del futuro de este campo y hablan de lo que están haciendo para que HBM continúe siendo uno de los grandes actores a largo plazo en la competición mundial.

¿La tecnología de medida de fuerza puede resistir cualquier crisis y seguir existiendo a largo plazo?

[Markus Gräf] Los transductores de fuerza se utilizan en un espectro muy amplio de aplicaciones y mercados, y eso nos exige una gran flexibilidad en términos de “usabilidad” de los productos. Debemos tener en cuenta una enorme variedad de condiciones marco, para garantizar que nuestros sensores ofrezcan siempre las prestaciones esperadas en todos sus campos de aplicación. En el fondo, eso nos parece una ventaja, en general y a largo plazo.

[Thomas Kleckers] Este tipo de sensores se utilizan en I+D, en monitorización de la producción o como transductores de referencia. Un menor uso en un área concreta puede compensarse con un mayor uso en otra. Los sensores de fuerza tienen un posicionamiento amplio, que los convierte en un mercado con futuro. De hecho, en el futuro se necesitarán más sensores, porque los métodos de producción modernos —el concepto clave es “Industria 4.0”— requieren mucha más información y, sin sensores, los sistemas de control están ciegos. Por otro lado, vemos un mercado en alza en el segmento de los ensayos, en los que cada vez se emplean más sensores.

¿Qué otras tendencias les parecen importantes?

[Thomas Kleckers]

Desde hace bastante tiempo, hay una tendencia hacia una mayor exactitud de medida. El rango de medida se ha ampliado. Por ejemplo, ahora, para cubrir fuerzas comprendidas entre 50 kN y 5 MN solo se necesitan dos sensores cuando antes hacían falta cuatro. Cada vez más, se pueden realizar ensayos sin necesidad de introducir modificaciones laboriosas en el banco de ensayos. Y la monitorización de los procesos es ahora más precisa y da como resultado un porcentaje menor de rechazos. En definitiva, la precisión no es un fin en sí mismo, sino más bien una ventaja económica para nuestros usuarios.

Asimismo, los clientes nos demandan flexibilidad en lo tocante a los procesos de pedido y al diseño. Los sensores de fuerza deben ser adaptables y tienen que ponerse en servicio sin un gran esfuerzo, por ejemplo, sin necesidad de hacer trabajos de soldadura. Otra novedad de los últimos años es la demanda de sensores de fuerza robustos, capaces de soportar condiciones ambientales muy variadas y de proporcionar resultados de medida fiables en cualquier situación. Y no hablo solo de variaciones grandes de humedad o temperatura, sino también de resistencia a los golpes y las vibraciones, algo que se ha vuelto sumamente importante. En otro orden de cosas, vemos que los usuarios nos demandan sensores cada vez más pequeños aunque, a la vez, son muy exigentes en cuanto a las prestaciones que deben tener esos transductores miniaturizados. En conjunto, cada vez se exige más. Por fortuna, en HBM nos encontramos en muy buena posición, ya que contamos con todos los equipos necesarios para llevar a cabo ensayos de impactos y vibraciones. Igualmente, disponemos de un laboratorio interno de compatibilidad electromagnética al que tienen acceso directo nuestros ingenieros de desarrollo, lo cual es una ventaja.

Markus Gräf

Jefe del equipo de desarrollo de medida de fuerza

Markus Gräf es ingeniero mecánico y trabaja en HBK desde 2009. Al principio de su carrera, desarrollaba transductores de fuerza para clientes específicos. Desde 2013, ha dirigido el equipo de desarrollo de sensores de fuerza, presión, desplazamiento y deformación... y continúa desarrollando transductores de fuerza.

Thomas Kleckers

Director de producto y aplicaciones, sensores de fuerza

Thomas Kleckers está con nosotros desde 1992, primero en HBM y ahora en HBK. Después de un periodo como ingeniero de desarrollo de galgas extensométricas, desde 2009 es responsable de producto para el área de sensores de fuerza.

¿Cómo se puede saber hacia dónde se dirige el mercado?

[Markus Gräf] Debido al gran número de aplicaciones, no hay un único mercado o tendencia que lo abarque todo y que monopolice nuestra atención. Seguimos varios enfoques al mismo tiempo. Tenemos una hoja de ruta que nos sirve de marco, pero la adaptamos varias veces durante el proceso. La información para confeccionar esa hoja de ruta procede de varias fuentes: opiniones de clientes, ventas, estudios de mercado e ideas que surgen en discusiones internas. No obstante, el feedback sobre las aplicaciones y el diálogo con los usuarios son cosas especialmente valiosas.

[Thomas Kleckers] Para hacernos una idea de cómo deben ser los productos, es esencial entender qué es lo que los clientes quieren hacer con los transductores de fuerza. Por ello, el punto de partida de un producto son las tareas de nuestros clientes. 

Durante el tiempo que llevan en HBM, ¿ha habido algún error de cálculo que haya llevado a desarrollar un fiasco?

[Ambos] No.

[Thomas Kleckers] Por supuesto, se han rechazado algunos planteamientos. Pero todavía no hemos desarrollado ningún producto que haya resultado un fracaso (hablo de tecnología de medida de fuerza). Dentro del equipo existe un control mutuo y, en el momento en que un proyecto alcanza un cierto vuelo, el feedback de los clientes desempeña un papel fundamental.

[Markus Gräf] En el desarrollo de los grandes proyectos intervienen clientes importantes, que integran nuestros productos en sus aplicaciones antes del lanzamiento oficial. Si no están satisfechos, sus valoraciones nos ayudan a mejorar nuestros transductores de fuerza desde el principio.

¿Qué hacen para acortar al máximo los plazos de desarrollo y de comercialización?

[Markus Gräf] Nos apoyamos en un equipo de desarrolladores con experiencia contrastada, en el que todos aportan capacidades muy concretas. En los últimos años, hemos sido capaces de identificar y eliminar sistemáticamente los problemas internos. También hemos mejorado sensiblemente la interconexión entre desarrollo y producción. Eso nos ha permitido poner a punto series nuevas en tiempos mucho más cortos. En algunos casos, el inicio de la producción coincide incluso con el lanzamiento comercial.

[Thomas Kleckers] Los procesos son rápidos porque todo el desarrollo, la fabricación, las pruebas y la calibración se llevan a cabo de forma centralizada en un mismo lugar: aquí, en Darmstadt. Los distintos departamentos hacemos un uso compartido de componentes tales como galgas extensométricas, placas de circuito impreso o elementos de muelle, y eso nos beneficia. De todos modos, lo que ha resultado ser más valioso ha sido nuestro sistema modular, ya que nos permite ampliar los nuevos desarrollos a otros productos del catálogo. Es un sistema que ofrece a los clientes diferentes opciones y una calidad mejor, con los mismos plazos de entrega. Incluso se refleja en los códigos de referencia. El sistema modular acelera tanto la producción como el desarrollo y, por si fuera poco, es cómodo para los clientes.

[Markus Gräf] El catálogo ideal no tiene por qué tener un número altísimo de referencias. Debe ser pequeño pero polivalente. El objetivo es que pueda atender diferentes aplicaciones de los clientes de la manera más sencilla posible.

Ahora mismo, la comodidad para el cliente es tan importante como la innovación técnica. ¿Qué estamos haciendo al respecto?

[Thomas Kleckers] Como ya hemos dicho, los ingenieros de ensayo trabajan con un número creciente de sensores. Nosotros les ofrecemos opciones de configuración muy amplias, los accesorios correspondientes y una serie de soluciones plug-and-play, para que la instalación y la puesta en servicio les resulten manejables. Los TEDS eliminan la necesidad de ajustar el módulo amplificador. Las interfaces normalizadas se están volviendo cada vez más importantes, y no solo en el campo de la medida de fuerza. Por supuesto, procuramos anticiparnos y llevamos a cabo toda clase de ensayos para garantizar que la aplicación no sea un desastre. En resumen, hacemos todo lo que está en nuestra mano para ofrecer sensores fiables y especificaciones precisas. Y, si el cliente tiene dificultad para identificar el sensor que mejor se adapta a sus necesidades, nuestro departamento comercial está siempre al quite para prestar asistencia.

[Markus Gräf] Con frecuencia, intervienen varios departamentos para resolver con rapidez las dificultades de los clientes. Nuestro objetivo es no defraudar a ningún cliente.

¿Qué pruebas se hacen a los sensores de fuerza para garantizar a los clientes una determinada calidad?

[Thomas Kleckers] Para todos los transductores de fuerza, determinamos parámetros importantes como la TC0, el momento de flexión, la histéresis o el valor nominal. Hay otros parámetros que no pueden ensayarse al 100%; en esos casos, aplicamos procesos fiables y ensayos de tipo cuidadosos.

[Markus Gräf] El reto consiste en saber qué características deben comprobarse al 100% y adaptar a ellas los ensayos de producción. Estas adaptaciones también se valoran en términos de costes. Nuestros procesos están racionalizados de un modo que optimiza los costes de los requisitos de ensayo, sin comprometer la fiabilidad o el cumplimiento de las especificaciones que figuran en las fichas técnicas. Ese es un aspecto que seguimos muy de cerca. Y, naturalmente, el departamento de calidad es muy incisivo con cualquier cosa que haya causado dificultades durante la fase de desarrollo.

[Thomas Kleckers] Sabemos lo que necesitamos comprobar. En la práctica, los resultados son plenamente satisfactorios. El cliente recibe fichas técnicas absolutamente fiables, en la que no se promete lo que no se puede cumplir. Si se utilizan correctamente, los sensores de fuerza de HBM pueden utilizarse durante décadas sin dar problemas y sin que sea necesario repararlos, lo cual eleva su rentabilidad a largo plazo.

A propósito...

Como es de esperar, a Thomas Kleckers le gustan todos los productos del catálogo de medida de fuerza, pero si le dan a elegir su favorito es el U10M, un sensor muy preciso y extremadamente robusto. Y, en segundo lugar, cita los transductores de fuerza miniaturizados U9CC9C, una combinación excelente de fiabilidad y tamaño reducido.

Markus Gräf ha hecho un paréntesis en su baja de paternidad para hacer esta entrevista. Como desarrollador, lo que más le gusta son los transductores de referencia, los retos de desarrollo y los aspectos generales del desarrollo estratégico, en colaboración con Thomas Kleckers.