Tecnología promete mitigar pérdidas por fallas en el acabado de componentes mecánicos

Software desarrollado por startup apoyada por la FAPESP simula procesos industriales complejos y promete reducir gastos en sectores que van desde la aviación hasta la energía eólica

Por Roseli Andrion  |  Agência FAPESP – En la industria mecánica, un desafío invisible consume millones de reales cada año: componentes de alto valor agregado –como engranajes de aeronaves, resortes vehiculares y ejes de turbinas eólicas– son frecuentemente descartados porque el ajuste de las máquinas de acabado falla en los primeros intentos.

Las cifras del sector son impactantes. Las fallas por fatiga en componentes mecánicos cuestan cerca del 4 % del Producto Interno Bruto (PIB) anualmente en Estados Unidos, según la consultora ITS Inc. Una sola falla crítica en un componente puede generar gastos de US$ 2 millones en reparaciones. En cajas reductoras industriales, los costos de reparación varían entre US$ 10 mil y US$ 100 mil por evento catastrófico, de acuerdo con datos de Sumitomo Drive.

Para mitigar estas pérdidas, Eigendauer, startup de ingeniería enfocada en la integridad de superficies, desarrolló con apoyo del Programa Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE), de la FAPESP, un software que simula procesos de acabado antes incluso de que las piezas ingresen a la línea de producción. La empresa está incubada en IncubAero, vinculado al Departamento de Ciencia y Tecnología Aeroespacial (DCTA) del Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), en São José dos Campos, estado de São Paulo, Brasil.

Denominada MIP (Manufacturing Interaction Platform), la solución funciona como un “gemelo digital” del equipo de granallado. La herramienta permite digitalizar la maquinaria real y ajustar todas las variables en el entorno virtual, eliminando el tradicional y costoso ciclo de prueba y error.

El foco principal de la tecnología es el shot peening (o granallado). En este proceso, pequeñas esferas metálicas son disparadas contra la superficie de los componentes para crear una tensión residual compresiva, una especie de armadura invisible que protege la pieza contra grietas y fatiga.

La técnica convierte energía mecánica en durabilidad, haciendo que las piezas sean de dos a tres veces más resistentes. Según datos técnicos del sector, el procedimiento puede aumentar la vida útil de componentes sujetos a fatiga hasta en un 1.000 %. De acuerdo con la Society of Automotive Engineers (SAE), más del 70 % de las palas de turbinas de aeronaves y el 90 % de los resortes automotrices a nivel mundial pasan por este tratamiento.

El mercado global del segmento debería alcanzar los US$ 2,3 mil millones hasta 2033, con un crecimiento anual del 7,2 %, según Grand View Research. El sector aeroespacial concentra el 45 % de esta demanda, seguido por el automotriz (25 %) y el energético (15 %).

Control de variables complejas

El shot peening implica decenas de variables interdependientes, como la velocidad de las esferas, el ángulo de impacto, la presión del aire y el tipo de granalla. “El mercado cuenta con procesos de acabado que aún no se utilizan plenamente y con muchas variables por controlar”, explica Mariana dos Santos Souza, CEO y cofundadora de Eigendauer.

El diferencial del software es la simulación predictiva. Mientras que equipos competidores de alto costo (como modelos europeos de € 1,5 millones) monitorean lo que ocurre durante el proceso, la plataforma brasileña permite la optimización previa de los parámetros.

El proyecto fue viabilizado con apoyo del PIPE, de la FAPESP. En la primera fase, el equipo desarrolló un producto mínimo viable (MVP) enfocado en shot peening y rectificado. Actualmente, el software se encuentra en nivel de madurez tecnológica TRL 5 (Technology Readiness Level), validado en un entorno relevante.

Desde entonces, el equipo decidió concentrarse en el shot peening. “Vamos a colocarlo en la nube para comercializarlo mejor”, explica Souza. “Un modelo de software como servicio [SaaS] facilita el acceso de los clientes.”

Economía de tiempo, material y energía

Los beneficios de la solución se extienden a la descarbonización y a la eficiencia energética. Sin simulación, el flujo convencional exige programar la máquina, procesar la pieza e inspeccionarla – a menudo con luz ultravioleta para detectar fallas microscópicas. Si el resultado es insatisfactorio, el material se descarta y el proceso se reinicia.

Con el gemelo digital, es posible definir los parámetros ideales para alcanzar el recubrimiento necesario antes de accionar la maquinaria real. La aplicación es versátil: atiende desde la nacionalización de componentes importados hasta la reducción de ruidos en vehículos eléctricos y el mantenimiento de equipos de perforación en el sector de petróleo y gas.

Obstáculos del conservadurismo

A pesar de la solidez técnica, la startup enfrenta el conservadurismo industrial. “El mercado industrial es conservador y nadie quiere arriesgarse”, señala Souza. Para sortear la barrera de entrada, la empresa adopta una estrategia de validación progresiva, prestando servicios de consultoría técnica mientras perfecciona el producto.

La emprendedora cuenta que, recientemente, un cliente dijo que le gustaría que el sistema se desarrollara específicamente para su producto. Es el impasse clásico: el cliente reconoce el valor, quiere exclusividad, pero no está dispuesto a pagar el costo real de esa exclusividad. “La industria no quiere invertir y los inversionistas no quieren arriesgarse en soluciones disruptivas”, lamenta.

Y esa mentalidad no es exclusivamente brasileña. “Ya hubo conversaciones con Alemania, Japón y Estados Unidos, pero nadie quiso apostar”, afirma. Europa concentra aproximadamente el 40 % de la participación global en el mercado de máquinas de shot peening, gracias a su sólida base automotriz y aeroespacial, pero ni siquiera allí la innovación en software de simulación encuentra espacio con facilidad.

Aunque generalmente los ingenieros ya están convencidos de los beneficios, necesitan convencer a los tomadores de decisión. “En el momento de aprobar, como faltan indicadores, o se demora mucho o realmente no se aprueba. Se considera más la inversión que el posible retorno a largo plazo.”

Eigendauer busca ahora financiamiento para un módulo de viabilidad técnico-económica, que utilizará literatura científica para demostrar el retorno sobre la inversión (ROI) del proceso de forma automatizada. “Identificamos que la gran dificultad es probar que el proceso de shot peening es económicamente viable”, explica Souza. “A partir de la literatura será posible entender si lo es o no. El cliente podrá realizar la simulación de parámetros en el software que ya tenemos.”

Paralelamente, la startup participa en ferias internacionales para ganar visibilidad. Recientemente estuvo en el Web Summit, en Lisboa. Además, uno de los socios viajó a Inglaterra a través del programa Leadership in Innovation Fellowships (LIF) Global, de la Royal Academy of Engineering. El LIF Global busca capacitar e internacionalizar startups y cuenta con la colaboración del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), órgano de fomento vinculado al Ministerio brasileño de Ciencia, Tecnología e Innovación. “Pensamos en la internacionalización desde el inicio”, afirma Souza.

El equipo multidisciplinario refuerza la ambición global de la startup. Además de Souza (administradora), los cofundadores André Oliveira y Guilherme Guimarães son doctores por el ITA, y Patrícia Lohrer es doctora por la universidad alemana RWTH Aachen. El nombre de la empresa sintetiza esta conexión: une los términos alemanes eigenspannung (tensión) y dauerhaft (durabilidad).

Alineada con la industria 4.0, Eigendauer proyecta conquistar el 5 % del mercado global hasta 2033. “Probablemente tendremos que ofrecer el producto de catálogo en el modelo de software como servicio [SaaS] para facilitar el acceso”, resume la CEO. En un escenario en el que la eficiencia y la sostenibilidad son imperativos, la tecnología brasileña propone sustituir el desperdicio por la precisión del cálculo.