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Tras la singular denominación de Ingeniería de Producto o Smart Integrated Systems (SIS), se encuentra un conjunto de soluciones y productos que están presentes y contribuyen a distintas actividades de nuestro día a día. Desde los sistemas de electromedicina para el autodiagnóstico médico, pasando por sensores de presión de neumáticos o de calidad de aceite lubricante en automoción, hasta balones inteligentes o cascos de ciclismo con detección de impactos, encontramos ejemplos de SIS en prácticamente todos los ámbitos de aplicación industriales y de consumo.

A pesar de que los SIS atienden a una diversidad cada vez mayor de nuevos productos y servicios en sectores clave como salud, aviónica o fabricación, estos sistemas presentan una serie de características comunes que los definen. Los SIS interactúan con su entorno (sensado o actuación) mediante interfaces físico-químicos, funcionan de manera autónoma, ofrecen una operación robusta y fiable, son soluciones miniaturizadas, compactas e integradas y normalmente de bajo coste, y están dotados de algún sistema de comunicación que les permite intercambiar información estandarizada con usuarios o con otros SIS.

Por lo tanto, podemos concluir que las soluciones SIS son el resultado de una miniaturización e integración sistémica de una heterogeneidad de tecnologías, funciones y materiales. Así, encontraremos que estos SIS integran de una manera singular tecnologías como la micromecánica, magnética, microfluidica, fotónica, electroquímica, principios bioquímicos, acústicos, algorítmica y electrónica y comunicaciones para construir soluciones a problemas concretos planteados por el mercado.

El papel de la electrónica en este tipo de productos es fundamental, ya que, independientemente de su base tecnológica o su función final, el diseño electrónico (hardware, firmware y software) es el habilitador de la mayoría de sus bloques principales, como las comunicaciones, la alimentación, la capacidad de procesamiento y almacenamiento de datos, o el interfaz de usuario.

Con el objetivo de dotar a los SIS de unos niveles de autonomía aun mayores, se debe mencionar la importancia presente y futura de conceptos como la facilidad de uso e instalación, las comunicaciones inalámbricas o los sistemas de alimentación de Energy Harvesting (tecnologías para la recolección de energía del ambiente), que serán la base de soluciones capaces de operar de manera semiperpetua sin la intervención del usuario. Los marcapasos alimentados por el propio latido del corazón que comunican su rendimiento al smartphone de su usuario son un ejemplo de este enfoque que veremos muy pronto convertido en realidad. Estos conceptos están enmarcados en la iniciativa Plug&Play&Forget® de IK4-TEKNIKER.

Referentes en microsistemas de inspección y sensado

No obstante, la integración de tecnologías heterogéneas cumpliendo objetivos no solo tecnológicos sino también de mercado, presenta un reto técnico y organizativo importante para cualquier empresa. La sincronización de equipos de trabajo multidisciplinares, la presión por acortar los tiempos de desarrollo para lanzar nuevos productos al mercado, y la complejidad inherente a los fundamentos tecnológicos de los bloques que componen el SIS deben ser gestionados de manera eficiente en todas las fases de diseño, desarrollo, validación y certificación de los SIS.

Tras un decenio realizando continuos desarrollos en la línea de los SIS, como sensores de calidad de lácteos y sensores de monitorización de vino y sidra para sectores como el agroalimentario, o sensores de posición para sistemas de sustentación magnética para el sector de fabricación y sensores de suciedad para cristales de plantas termosolares (energía), entre otros, IK4-TEKNIKER decide en 2011 consolidar una apuesta estratégica de especialización tecnológica para potenciar las capacidades ofrecidas para el desarrollo de SIS.

Los objetivos principales de esta iniciativa están enfocados a aumentar la eficiencia a la hora de trasladar pruebas de concepto validadas a escala de laboratorio, así como a soluciones o productos finales más cercanos a su industrialización. Los esfuerzos han sido dirigidos a la gestión multidisciplinar de la integración heterogénea de tecnologías y a la aplicación metodológica de diversas técnicas para modificar la prueba de concepto hacia soluciones fiables, fabricables, verificables y certificables, reduciendo al máximo el tiempo de desarrollo.

Aunque se dispone de la capacidad técnica para afrontar múltiples desarrollos, IK4-TEKNIKER es actualmente referente en microsistemas de bajo coste para inspección y sensado, integrando una base fotónica (ultravioleta, visible e infrarrojo cercano) o visión artificial embebida con soluciones micromecánicas y ópticas de alta precisión, con ejemplos de éxito como el sistema microINR® de iLine Microsystems o la línea de productos OilHealth® y OilWear® de Atten2.

Transferencia al tejido industrial y el papel de IK4-TEKNIKER

Los SIS representan el paradigma total de la trasferencia tecnológica de un principio científico a una realidad empresarial en forma de producto de altas prestaciones, innovador, diferenciador, y cuya tecnología constituye una propiedad intelectual trasladable a una patente.

No obstante, debido a su cercanía a la aplicación final, el éxito de un SIS sólo será posible si se cuenta con la colaboración de un socio clave en el sector destino, el cual, como máximo promotor de la idea, es capaz de presentar las restricciones y requisitos de mercado respecto a precio, tamaño, regulación y certificación aplicable, condiciones de utilización, etc., que constituirán la clave a la hora de traccionar y direccionar la evolución de la prueba de concepto al producto final.

La apuesta de IK4-TEKNIKER se traduce en una capacidad de soporte al tejido industrial para concebir, diseñar y fabricar innovadoras soluciones y productos SIS, que permita a las empresas competir a nivel internacional. IK4-TEKNIKER plantea esa asistencia de manera global y continua, colaborando con la empresa de manera bidireccional desde las primeras fases del diseño hasta las etapas de certificación y posventa de los productos.

Casos de éxito: La realidad de productos innovadores

iLine Microsystems: microINR®

El dispositivo microINR® de la empresa iLine Microsystems constituye un ejemplo singular de los conceptos abarcados por la denominación SIS y en el que IK4-TEKNIKER ha colaborado desde su origen. Se trata de un equipo electromédico de tipo Point of Care para la monitorización del índice de coagulación en pacientes con tratamiento de terapia de anticoagulación oral (tipo Sintrom).

La integración satisfactoria de tecnologías heterogéneas (base de su principio de medida), junto a su funcionamiento autónomo, fiable y amigable le han permitido a iLine Microsystems ofrecer al mercado unas ventajas competitivas que lo han situado en la vanguardia mundial de este tipo de equipos en cuanto a prestaciones y volumen de negocio.

Sensores para medir la degradación del aceite: OilHealth® y OilWear®

Los sensores de la familia OilHealth® y OilWear® representan la vertiente industrial de las aplicaciones de los SIS desarrollados de la mano de IK4-TEKNIKER. Su objetivo es ofrecer una solución para la monitorización en línea del estado de los lubricantes utilizados en grandes equipos industriales (aerogeneradores, turbinas de gas, etc.) de una manera autónoma, fiable y remota, evitando así la necesidad de la extracción de muestras de lubricante y su posterior análisis en laboratorio. La integración de tecnología heterogénea (fotónica, fluidica, Micromecánica, quimiometria, electrónica, etc.) ha sido la clave para construir estos productos y cumplir las expectativas del mercado en términos de precisión, fiabilidad, tamaño y coste.