Aplicando un enfoque aeroespacial automatizado

Durante gran parte de sus 25 años de historia, CNC Industries funcionó como un taller de trabajos para diversos mercados finales, aunque tenía algunos contratos con algunos clientes aeroespaciales. De hecho, este taller de Ft. Wayne, Indiana, apreciaba el trabajo aeroespacial.

“Nos gustó la complejidad de esas partes y sentimos que asumir más de eso nos ayudaría a diferenciar aún más nuestro negocio de los demás”, dice el director financiero Steven Deam, Jr. “Entonces, en 2009, trazamos un plan de varios años para darle una mayor importancia al sector aeroespacial, que implicó el logro de la certificación AS9100, al darse cuenta de que construir relaciones con nuevos clientes en esta industria llevaría algún tiempo”.

CNC Industries ganó licitaciones de más trabajos para la industria aeroespacial en los años siguientes. En 2016, obtuvo un contrato importante para 28 números de parte con un volumen total de aproximadamente 1,000 partes. En ese momento, la capacidad de fresado CNC del taller incluía numerosos centros de mecanizado vertical independientes y un centro de mecanizado horizontal.

“Sabíamos que sería un desafío procesar de manera efectiva la alta mezcla de partes complejas que tenían tiempos de setup largos con nuestro equipo existente”, dice Deam. “Fue entonces cuando consideramos agregar centros de mecanizado horizontal vinculados a un sistema de manufactura flexible con múltiples estaciones de almacenamiento de palets”.

Esto permitiría alistar muchos trabajos en palets fuera de línea que luego se dejarían en las estaciones para esperar su turno y se enviarán automáticamente a las máquinas, según lo programado. Esto no solo maximizaría el tiempo de actividad del husillo, sino que también le daría flexibilidad de programación al taller para la entrega justo a tiempo a sus clientes.

Integración del sistema de manufactura flexible  

El proceso de selección de los centros de mecanizado horizontal y el sistema de manufactura flexible (FMS) le tomó seis meses a CNC Industries. “Pudimos considerar una serie de alternativas de máquinas porque estarían dedicadas a mecanizar aluminio, no titanio o metales con alto contenido de níquel”, explica Deam. “Finalmente, elegimos la plataforma del centro de mecanizado horizontal Okuma MB-5000H con refrigerante de alta presión y control de niebla integrado en un FMS Fastems, como lo sugirió Gosiger en Indianápolis, que ha sido nuestro proveedor de equipos durante años”.

Los sistemas de Fastems se pueden configurar de varias maneras. Con base en las necesidades de capacidad estimada, CNC Industries decidió que un FMS con cuatro centros de mecanizado horizontal y 60 estaciones de almacenamiento de palets sería suficiente (por el momento). Con esta configuración, un cargador de palets se desplaza a lo largo de un riel central con estaciones de almacenamiento de palets y un par de centros de mecanizado horizontal a cada lado. Dos niveles de almacenamiento de palets acomodan 60 estaciones y minimizan el espacio del sistema. Se pueden agregar dos centros de mecanizado horizontal más a un extremo del FMS, si el taller quisiera. El otro extremo cuenta con un cargador de palets en un lado del riel y un descargador con una grúa en el lado opuesto.

El primer par de centros de mecanizado horizontal fue entregado y nivelado con láser por Gosiger en enero de 2017, mientras se diseñaba y construía el FMS Fastems. CNC Industries comenzó a construir fijaciones tipo tombstone y a comprar herramental para permitir que el primer centro de mecanizado horizontal comenzara la producción. El taller lo operó como una unidad independiente hasta que el FMS y el segundo centro de mecanizado horizontal se instalaron como una celda, posteriormente, en septiembre. Una vez el segundo centro de mecanizado horizontal y el FMS fueron operativos, el taller comenzó a transferir trabajos del primer centro de mecanizado horizontal al segundo, y el primero se agregó al FMS. De esa manera, no hubo pérdida de tiempo de producción. El segundo par de centros de mecanizado horizontal se instaló el año siguiente.

Debido a que el FMS ejecuta principalmente trabajos repetidos, cada palet está dedicado a una parte. Esto representa un cambio en la mentalidad de un taller de trabajos a la de uno taller por contrato. CNC Industries diseña y construye algunas fijaciones tombstone para palets en el taller, pero a veces subcontrata ese trabajo a proveedores externos. “Es bueno tener control sobre el proceso de construcción de accesorios, pero al tener en cuenta el valor de nuestra máquina y el tiempo de ingeniería, a veces tiene más sentido que otra compañía los haga”, dice Deam.

La programación de trabajos se realiza utilizando el sistema de software de gestión de manufactura de Fastems (MMS por su sigla en inglés). Los programas de parte también se almacenan en este sistema, en lugar de hacerlo en los controles individuales de la máquina. Cada vez que se entrega un nuevo trabajo/palet a una máquina, el MMS carga el programa de parte en el CNC de la máquina. Elimina el programa del CNC una vez que se completa el trabajo. Las separaciones de herramienta se miden utilizando un prealistador Zoller, que se compró en el momento en que se agregó el FMS. Se utiliza una macro para extraer datos de separación de nuevas herramientas agregadas a una máquina e ingresarlos al programa de parte. Esto elimina la necesidad de codificar las separaciones.

Los centros de mecanizado horizontal con FMS tienen sondas de rotura de herramientas y sondas táctiles de husillo, pero las sondas táctiles se utilizan solo para medir características de partes seleccionadas para el control del proceso. El taller ve que el mecanizado de partes es más valioso que el tiempo que las mide.

La carga y descarga de partes se manejan de manera diferente a la planeada originalmente. Aunque el FMS tiene una estación de carga dedicada, rara vez el taller la usa. En la mayoría de los casos, la carga y descarga se realizan en la estación de descarga.

“Debido a que la mayoría de los trabajos que se ejecutan a través del FMS se repiten, nuestro operador retira las partes completadas del tombstone e inmediatamente carga nuevos blancos de material”, explica Deam. “Rara vez enviamos un tombstone vacío a una estación de almacenamiento”.

La estación de descarga cuenta con un brazo sobre el cual se bajan y aseguran los palets mediante sujeción de punto cero. Los palets se pueden girar 360 grados para que los operadores puedan acceder a todos los lados de un tombstone. Además, el brazo puede inclinarse 90 grados hacia abajo para que la grúa pueda bajar los blancos pesados ​​en una cara del tombstone. Esto elimina la necesidad de que el operador los empuje lateralmente hacia el tombstone para su sujeción. La carga y descarga de partes son las tareas principales del operador del FMS, y un tablero de prioridad cerca de la estación de descarga enumera los siguientes trabajos.

El objetivo es hacer que la célula funcione las 24 horas del día, los 7 días de la semana, pero CNC Industries aún no ha completado la capacidad disponible de las cuatro máquinas. Actualmente, tiene trabajos dedicados a 25 palets, pero continúa construyendo fijaciones para trabajos adicionales.

“Básicamente, estamos ejecutando 24/5 en este momento con nuestros dos turnos”, dice Deam. El taller está trabajando para identificar trabajos que actualmente se ejecutan en sus máquinas independientes, que justifiquen el tiempo y el costo para crear la fijación y los programas de parte para ejecutar a través del FMS. Los trabajos que generalmente se repiten son ideales, tienen tamaños de lote altos y tiempos de ciclo largos, como lo son aquellos que requieren mecanizado en los seis lados. Los directores también están considerando agregar una maquina de medición por coordenadas cerca del FMS para que sea más conveniente para los operadores del FMS inspeccionar las partes.