DIGICEL 4.0 es un proyecto de investigación financiado por el ministerio de industria en el marco de las agrupaciones empresariales innovadoras (AEIs) que nace con el objetivo global de mejorar el control de los procesos productivos de la industria del caucho a través de su digitalización.  Ha sido llevado a cabo por un consorcio formado por CELLMAT TECHNOLOGIES, pyme de I+D en el campo de las espumas poliméricas, ANÁLISIS Y SIMULACIÓN,  pyme orientada hacia la servitización inteligente orientada al sector industrial y el diseño de arquitecturas innovadoras, dos AEIs, el CONSORCIO DEL CAUCHO y el CENTRO ESPAÑOL DEL PLÁSTICO y  STANDARD PROFIL, gran empresa fabricante de componentes para automoción y que fabrica PERFILES ESPONJADOS DE CAUCHO para sellado del habitáculo del vehículo.

Uno de los objetivos de sostenibilidad de STANDARD PROFIL es reducir la densidad/peso de sus productos manteniendo prestaciones para contribuir al objetivo global del sector de la automoción de reducir el consumo de combustible o peso de las baterías en coches eléctricos. Esta disminución de densidad de los perfiles esponjados podría originar muchos defectos en su estructura celular que no son detectables a simple vista ya que las celdas suelen tener tamaños micrométricos. Estos defectos a su vez originarían un aumento de las tasas de rechazo que tendrían un impacto medioambiental negativo enorme, ya que se trata de un producto reticulado que no se puede recuperar y que ocupa un gran volumen en vertedero.

El objetivo concreto de DIGICEL 4.0 ha sido la  investigación y desarrollo de una nueva metodología y software de análisis de esponjas  de caucho en procesos de fabricación industriales, que permita medir tanto la  densidad como parámetros de la estructura celular mediante técnicas de análisis  de imagen, que lo haga en tiempos reducidos y a través de datos que se  gestionen y visualicen, de tal manera que se puede controlar de forma efectiva  el proceso de fabricación de perfiles esponjados de STANDARD PROFIL en un  entorno digitalizado y reducir de forma significativa las tasas de rechazo de  material.

 La idea del proyecto nace del conocimiento previo de CELLMAT TECHNOLOGIES en el análisis de estructura celulares de espumas poliméricas de baja densidad para distintas aplicaciones: aislamiento térmico, asientos, colchones, embalaje etc. y el cual le ha permitido desarrollar previamente a DIGICEL 4.0 una serie de softwares para poder medir parámetros estructurales en estos materiales, como tamaño de celda, densidad celular etc., fundamentales para entender sus propiedades físicas. Esto se realiza mediante análisis de imágenes tomadas mediante microscopios digitales ópticos lo que permitia una reducción considerable del tiempo de análisis con respecto a métodos tradicionales (resumen del procedimiento en la siguiente Figura).

La densidad de las espumas poliméricas, tanto termoplásticas como de caucho, también tiene una importancia fundamental en determinar sus propiedades físicas. Cuanto mas gas tenga la espuma, menor será su densidad, y sus propiedades físicas cambiarán de forma significativa. Sin embargo, al menos hasta el momento de iniciar DIGICEL, no existian métodos para medirla por imagen. Por otro lado, las esponjas de STANDARD PROFIL presentan estructuras celulares muy específicas a estos materiales por la tipología del producto y el proceso de producción, lo que no permitía usar los algoritmos desarrollados por CELLMAT TECHNOLOGIES para espumas polímericas de baja densidad hasta ese momento.  

En DIGICEL 4.0 se han desarrollado tanto nuevas metodologías de preparación de la muestra y adquisición de imágenes como un software específico con nuevos métodos de segmentado de las celdas, los cuales permiten adaptarse a las características especificas de los perfiles esponjados de STANDARD PROFIL. Para la toma de imágenes se ha desarrollado una nueva técnica de aumento de contraste entre la fase sólida (caucho) y la fase gas, esencial para un correcto procesado de la imagen por el software, basada en el efecto de campo oscuro. En esta técnica se usan anillos de luz LED que proyectan la luz necesaría para tomar la imagen por un microscopio óptico digital de forma paralela a la superficie de la muestra. De esta manera se generan sombras en las zonas con porosidad, las celdas, lo que permite obtener un elevado contraste entre el caucho (zonas blancas en las imagenes de la siguiente Figura) y las celdas (zonas negras en las mismas imagenes). Esta imagen es procesada por un nuevo algoritmo desarrollado por CELLMAT en el proyecto y adaptado a estos perfiles de media-alta densidad, el cual permite un reconocimiento automático tanto de la esponja en la imagen, como de las zonas con porosidad, de tal manera que el usuario del software no necesita realizar ningún tratamiento manual en la misma. La relación entre el area de la esponja y el area de las celdas en la imagen, a través de un cálculo matemático implementado dentro del software, permite obtener el valor de densidad del perfil, principal objetivo de Standard Profil ya que esta propiedad es la que controla principalmente la respuesta mecánica del perfil en su uso como aislante en puertas.

El dato de densidad generado por el software es adquirido también de forma automática y visualizado a través de un SCADA, tarea realizada por ANÁLISIS y SIMULACIÓN en DIGICEL 4.0, de tal manera que STANDARD PROFIL tiene la información del valor de densidad de los perfiles de forma muy rápida, lo que le puede permitir actuar de forma ágil en el proceso y reducir los rechazos de material. La rápidez del procedimiento de medida y adqusición de datos permite aumentar de forma considerable la frecuencia en la que se obtiene el parámetro densidad con respecto a métodos tradicionales.

DIGICEL 4.0 ha contado con la gestión tanto del CONSORCIO DEL CAUCHO como del CENTRO ESPAÑOL DEL PLÁSTICO, AEIs con gran experiencia en proyectos de I+D y que han dinamizado de forma constante la difusión del mismo a través de disntos medios: redes sociales, newsletters, webinars, congresos etc.

El proyecto acaba de finalizar con resultados muy prometedores y que se esperan que puedan tener continuidad en su adaptación a una gama mas amplia de espumas poliméricas, tanto de alta como de baja densidad, lo que tendría un impacto muy positivo en el sector industrial del caucho y del plástico en su objetivo general de DIGITILIZACIÓN.