El proyecto EFFICIENT-IA-PACK trabaja en el Análisis de Elementos Finitos (FEA) mediante la combinación de herramientas de Diseño Asistido por Ordenador (CAD) y tecnologías de Inteligencia Artificial (IA), con el objetivo de crear entornos de simulación avanzados para estudiar los riesgos asociados al transporte sobre sistemas y cargas paletizadas. Esta integración facilita un análisis predictivo del comportamiento de los sistemas de envase y embalaje antes de su prototipado, lo que permite desarrollar soluciones más eficientes, optimizadas y seguras, reduciendo así costes y errores antes de su fabricación y comercialización.

Contexto

El transporte de mercancías representa un pilar esencial de la economía de la Unión Europea. En 2023, el sector del transporte empleó a 6,2 millones de personas en la UE, un 3,1% del total de la población activa, siendo España responsable del 12,1% de esa cifra. En el ámbito logístico, España registró en 2022 un volumen total de 2.147 millones de toneladas de mercancías transportadas, tanto a nivel nacional como internacional, reflejando la magnitud e importancia del sector en la cadena de suministro.

En este contexto, los sistemas de envase y embalaje juegan un papel crucial, ya que deben asegurar la integridad de los productos durante todo el ciclo logístico, enfrentando riesgos como vibraciones, impactos, caídas o inestabilidad. Optimizar estos sistemas implica equilibrar la protección del producto con el uso eficiente de materiales y recursos, reduciendo costes, pérdidas y el impacto ambiental. Para lograr esta optimización, es fundamental conocer y gestionar adecuadamente los riesgos que surgen durante la distribución.

Una de las herramientas más utilizadas para validar la resistencia de los embalajes es el uso de ensayos normalizados bajo estándares como ISTA o ISO, los cuales simulan las condiciones del transporte en entornos controlados. Estos protocolos permiten evaluar el comportamiento acumulado del sistema frente a múltiples riesgos, identificar fallos potenciales y realizar mejoras antes del envío real, lo que se traduce en mayor eficiencia y seguridad en la distribución.

En el último siglo, el uso de simulaciones mediante el Método de Elementos Finitos (FEM) ha ganado relevancia en el sector industrial y del packaging. Aunque tradicionalmente se ha utilizado para estructuras complejas, su aplicación en envases se ha limitado a pruebas aisladas y simplificadas. Sin embargo, aún existen desafíos por resolver, como la simulación conjunta de múltiples riesgos o la inclusión de la totalidad de los componentes que integran la carga paletizada (envases secundarios y terciarios). En este contexto, la digitalización y el avance en la caracterización de materiales y modelado CAD ofrece un gran potencial para predecir comportamientos más realistas y optimizar los sistemas de embalaje de forma integral.

Resumen y objetivos

En el ámbito del envase y embalaje la IA es una tecnología emergente, por ese motivo EFFICIENT-IA-PACK tiene como objetivo desarrollar y validar un sistema de simulación virtual de riesgos de transporte y distribución para cargas unitarias paletizadas, empleando tecnologías de Inteligencia Artificial, con el objetivo de aumentar la eficiencia del proceso de ecodiseño y validación.

Para alcanzar el propósito general del proyecto, se han definido cuatro objetivos específicos:

1. Análisis previo del sistema de envasado: Recopilación de información clave sobre los principales sistemas de envase y embalaje paletizado en sectores representativos a nivel nacional y europeo, así como parámetros críticos para la caracterización de materiales evaluación de los riesgos de simulación.
2. Creación de una base de datos de caracterización: Desarrollo de una base de datos que integrará información del histórico de ITENE, información de proveedores, pruebas de caracterización de laboratorio y datos técnicos publicados. Esta información servirá para entrenar los algoritmos de inteligencia artificial que permitirán seleccionar de forma eficiente los materiales más adecuados en función de sus características.
3. Desarrollo del entorno virtual de simulación: Construcción de un entorno de simulación virtual basado en análisis por elementos finitos (FEA), en base a normas y estándares de transporte como ISTA o ASTM.
4. Validación del entorno virtual frente a pruebas reales: Evaluación de la precisión del entorno de simulación virtual mediante su comparación con ensayos físicos en laboratorio. Para ello, se diseñarán los sistemas paletizados en CAD seleccionados junto a las empresas colaboradoras, y se validarán en el entorno virtual. Así mismo, se someterán a pruebas reales de laboratorio las cargas físicas facilitadas por las empresas participantes y se cotejarán los resultados frente a los obtenidos en el entorno virtual.

Mediante el desarrollo del proyecto EFFICIENT-IA-PACK, partiendo de un TRL 4, en base al nivel de desarrollo del que se dispone –tanto de las tecnologías IA, del propio entorno de simulación virtual para cargas paletizadas, como de la validación de este– se tratará de alcanzar un TRL 6 final a nivel técnico, al validar el entorno de simulación virtual a través de estudios en el laboratorio con las muestras físicas.