La UPC lidera dues aliances estratègiques per desenvolupar tecnologies emergents en impressió 3D i Indústria 4.0

La UPC és la institució catalana que participa en més àmbits tecnològics transformadors i la que gestiona més pressupost per tirar endavant projectes d’R+I que arribin amb èxit a la indústria, dins del programa de tecnologies emergents que ha endegat la Generalitat de Catalunya per impulsar la valorització i la transferència de resultats de la recerca. Concretament, la Universitat participa en sis de les nou agrupacions o aliances estratègiques d’entitats de recerca que impulsa el Govern català, i en lidera dues d’elles dedicades a les manufactures additives (impressió 3D) i la Indústria 4.0, respectivament. 

El programa de la Generalitat s’emmarca en l'estratègia d’R+I per a l'especialització intel·ligent de Catalunya (RIS3CAT) i compta amb cofinançament del Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER). La idea de constituir aquestes agrupacions o xarxes col·laboratives és fomentar la cooperació entre centres de recerca de referència, aprofitar millor el coneixement que generen i potenciar la investigació i la innovació, de manera que els resultats de les seves investigacions conjuntes arribin al mercat i contribueixin a incrementar la competitivitat de l’economia. Mitjançant aquest programa, la Generalitat impulsa el desenvolupament de nou àmbits tecnològics transformadors i que són els dos que lidera la UPC i altres sis vinculats al cervell humà, la utilització de dades massives en les ciències de la vida, la internet de les coses, els processadors de baix consum, les tecnologies quàntiques, l’energia de fusió i el grafè.

Potenciar la impressió 3D

En l’àmbit de les manufactures additives (impressió 3D), s’ha creat l’agrupació BASE3D, que lidera CIM UPC, amb Felip Fenollosa al capdavant. Aquest nucli de coneixement aplega centres de recerca que potencien l’R+D+i en impressió 3D i que es proposen augmentar els índex Technology Readiness Level (TRL) ─que és l’escala per mesurar la maduresa de la tecnologia abans d’arribar al mercat─ de diverses línies en què s’estructuren actualment les formes de fabricar additivament per capes. En aquesta línia s’executaran projectes que sumen una inversió global d’uns 3,7 milions d’euros.

En aquesta línia s’impulsaran quatre projectes específics dedicats a diferents processos de fabricació additiva:

Llum3D, que està enfocat a estudiar les tecnologies 3D relacionades amb la llum per a la fabricació additiva (impressió 3D) amb l’objectiu de millorar els materials i el seu ús per a les seves diferents aplicacions. S’orienta a aconseguir, per exemple, millorar els materials en pols per a diferents aplicacions, optimitzar els paràmetres de simulació del procés d’impressió i crear noves resines per a impressió 3D.

Fuse3D, que té el repte de millorar l’adhesió entre capes de material i augmentar la seva resistència, combinar diferents materials a l’hora d’imprimir per obtenir diferents superfícies i poder crear geometries de més altura, entre d’altres. Amb aquestes fites es duran a terme estudis, caracteritzacions i optimitzacions dels materials i processos d’impressió, i s’integraran en el procés la definició de les propietats mecàniques del producte. 

Ink3D, centrat a donar resposta als grans reptes tecnològics de la impressió per deposició de materials viscosos a temperatura ambient. L’objectiu és millor la fabricació de peces complexes i multimaterials, i el disseny de sistemes d’impressió més eficients. 

Hybrid3D, que té com a finalitat el desenvolupament, l’optimització i la integració de diferents tecnologies de fabricació additiva per obtenir un nou procés de fabricació híbrida (amb diferents tipus de tecnologies d’impressió) i multimaterial de gran qualitat. S’assajaran simulacions del comportament de materials líquids i viscoelàstics com a possibles components de la nova tecnologia. Es portarà a terme el disseny d’un programari que permeti tractar els dissenys digitals de peces de diferents material.

En l’agrupació BASE3D hi participen el Centre Internacional de Mètodes Numèrics en l’Enginyeria (CIMNE), l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), el grup de recerca de Biomaterials, Biomecànica i Enginyeria de Teixits de la UPC, l’Institut Químic de Sarrià, la Fundació Sant Joan de Déu, l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) i altres grups de recerca de les universitats de Girona (UdG), de Barcelona (UB) i Autònoma de Barcelona (UAB), així com el LEITAT i Eurecat.

La UPC a Terrassa, al capdavant de la Indústria 4.0

En l’altre àmbit estratègic que és el de la Indústria 4.0, s’ha creat l’agrupació Looming Factory, una aliança entre grups d'R+D+i del món universitari i de la indústria per facilitar i accelerar la introducció al mercat de tecnologies emergents alineades amb les necessitats i els nous reptes industrials que resulten de la transformació digital: fàbriques intel·ligents i connectades, robòtica de col·laboració en entorns productius i demostració en entorns reals.

Looming Factory està coordinat pel centre de recerca en Accionaments Electrònics i Aplicacions Industrials (MCIA, per les seves sigles en anglès) de la UPC, que dirigeix l’investigador Luis Romeral, i es proposa crear plantes pilot de sistemes productius digitals a Catalunya i altres regions d’Europa. En quest sentit desenvoluparà quatre projectes:

Smart Factory, centrat a desenvolupar algoritmes de monitorització avançada, amb el repte que suposa treballar amb sistemes més complexos, grans, heterogenis i interdependents, i incorporant aspectes com l'eficiència energètica, l'impacte ambiental i la seguretat amb alta resolució, a partir de les dades proveïdes pels nous sensors i actuadors. Així mateix, el projecte inclou incrementar la flexibilitat i l’adaptació dels sistemes de monitorització i control, que han de permetre implementar estratègies de manteniment predictiu i ser capaços de donar respostes en situacions de fallida o mal funcionament de les plantes industrials (health aware control).

Connected Factory, centrat en els sistemes de comunicacions. La major dificultat d'aquests sistemes resideix en l'operació amb escales de temps diferents i diversos ordres de magnitud de les dades en els diferents nivells, des de  la planta a la distribució i el comerç. El proper desplegament de xarxes 5G, l'ús àmpliament estès de nous protocols de comunicació a l'empresa i la implantació real d'Ethernet Industrial a les plantes de fabricació amb xarxes sensibles al temps (TSN) està modificant i reduint les dificultats de retards i qualitats dels serveis de comunicació.

Robots on Factory: aborda l'ús de l'espai de treball per part de braços robots o de robots mòbils. Aquesta qüestió inclou el disseny dels robots per tal de fer-los adients a espais propis d'indústries petites i mitjanes, així com la implementació i l’aprenentatge de formes de moviments i de navegació que siguin segurs per a les persones. El projecte inclou l'estudi i el desenvolupament de les eines d'aprenentatge que han de facilitar la interacció entre persones i robots, així com la programació, l’ensinistrament o la demostració de casos.

Factories of the Future: inclou els demostradors de tecnologies desenvolupades en els projectes anteriors, que seran materialitzats a la Planta Pilot de Fabricació Digital del CIM UPC, tant de tipus maquinari (demostradors de producció) per a la producció per lots i robotitzada, com de programari (plataformes col·laboratives) per a dades i serveis.

Les dues agrupacions, Base 3D i Looming Factory, compten amb la participació de 22 grups i centres de recerca a la UPC, a més del CIM UPC i el centre MCIA, i que són: els grups de Biomaterials, Biomecànica i Enginyeria de Teixits (BBT), el grup e-PLASCOM de plàstics i compòsits ecològics; el Centre de Disseny d'Aliatges Lleugers i Tractament de Superfície (CDAL); el Centre de Desenvolupament de Sensors, Instrumentació i Sistemes; el Centre Tecnològic de Transferència de Calor (CTTC); el Centre d'Integritat Estructural i Fiabilitat dels Materials (CIEFMA); l’Innovation in Materials and Molecular Engineering (IMEM) ; els grups de Nanoengineering of Materials Applied to Energy (NEMEN), de Processos de Conformat de Materials Metàl·lics (PROCOMAME), de Termodinàmica i Fisico-Química (POLTEPO), de recerca en Estructures i Mecànica de Materials (REMM); el grup en Tecnologies de Fabricació (TECNOFAB), de Sistemes Avançats de Control; de Disseny i Avaluació de Xarxes i Serveis de Banda Ampla; de Circuits i Sistemes de Comunicació, de Visió Artificial i Sistemes Ingel·ligents. Així com el Centre d'Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA); el Centre Tecnològic de la Transferència de Calor (CTTC); el Laboratori d'Enginyeria Acústica i Mecànica (LEAM); el Centre d’Estudis Tecnològics per a l’Atenció a la Dependència (CETpD); el Centre de Disseny d'Equips Industrials (CDEI) i el Centre Intelligent Data Science and Artificial Intelligence (IDEAI).

Participació en altres aliances

La UPC també participa en les agrupacions emergents següents:

Processadors de baix consum, coordinada pel Barcelona Supercomputing Center (BSC – CSN), i en la qual també hi prenen part la UB, la UAB i la Universitat Rovira i Virgili (URV).

Tecnologies quàntiques, coordinada per l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), i en la qual participen, juntament amb la UPC, el BSC, la UAB, la UB, la Fundació I2CAT i l’ICN2.

Energia de fusió, coordinada pel BSC, i que compta amb la participació de l’IREC, l’IQS, EURECAT, la Fundació B_TEC i l’ICMB-CSIC.

Internet de les coses: coordinada per la Fundació I2CAT, i en la qual prenen part la Universitat Pompeu Fabra (UPF), la URV, el CIMNE, EURECAT, el LEITAT, el BSC, el CVC, l’IREC, el CTTC i la Fundació UOC.

Cervell humà: coordinada per la UPF, compta amb la participació del BSC, l’ICFO i l’IBEC (centres de recerca vinculats a la UPC), l’IDIBAPS, el VHIR, l’IMIM i l’IRB.

El desenvolupament d'un sistema de monitorització intel·ligent de plantes de generació de fred industrial amb l'empresa Guissona, exemple d'uns dels projectes desenvolupats per l'MCIA UPC