Automatización y mecanizado de 5 ejes aumentan la productividad

Al acercarse a la puerta de N.C. Engineering, un fabricante de precisión del área de Los Ángeles que presta servicio a las industrias aeroespacial, médica, robótica, automovilística, de satélites y semiconductores, se observa un aspecto bastante discreto. Está dividido en dos pequeños edificios: uno contiene las oficinas y el taller de mecanizado, y el otro es una fábrica de tortillas reconvertida, que alberga las áreas de desbarbado e inspección del taller.

Lo que no se ve a simple vista es el impresionante conjunto de centros de mecanizado que hay en el interior, mucho más grande de lo que se suele encontrar en un taller pequeño para 20 personas.

El taller trabaja con cinco ejes en un par de DMU-50, de DMG Mori. Tiene una Mori Seiki DuraVertical 5100 de cuatro ejes y una Hyundai Wia de cuatro ejes, y para trabajos horizontales utiliza dos DMG Mori NHX5000 y una Kitamura Mycenter HX300iG.

Sus máquinas de tres ejes incluyen una Mori Seiki DuraVertical 5080, dos Hyundai Wia y tres centros de mecanizado FADAL. El taller cuenta actualmente con una Brother Speedio S700Xd1 y prevé añadir más, para la inspección, N.C. Engineering confía en una MMC Brown & Sharpe 7107 Global Performance.

Esta gama de tecnología de mecanizado no apareció de la noche a la mañana. La inversión en estos equipos se debió a un cambio de mentalidad y a un aumento en la demanda por parte de sectores determinados, gracias al reciente impulso a la fabricación de más piezas en Estados Unidos.

Optimización para satisfacer la demanda

N.C. Engineering afirma que la demanda de piezas de semiconductores se ha multiplicado por diez debido al reciente impulso para que la manufactura de semiconductores vuelva a Estados Unidos.

Hace unos años, Gerald Fazis, vicepresidente de N.C. Engineering, y Patrick Mason, presidente de la empresa, decidieron que había llegado el momento de invertir en tecnología que optimizara sus procesos y permitiera ángulos de mecanizado más complejos, así como la opción de trabajar sin luz.

En un principio buscaron otro centro de mecanizado horizontal, pero uno de los representantes de ventas de N.C. Engineering de DMG Mori dijo que tenían una máquina de demostración DMU 50 de cinco ejes, que el taller podía tomar prestada hasta que le entregaran la horizontal.

Después de utilizar la máquina de demostración durante un tiempo, Mason y Fazis decidieron automatizarla con un sistema de pallet Erowa Robot Compact 80 y comprar la DMU 50, además de la horizontal que habían encargado.

Ahora, el centro de mecanizado automatizado de cinco ejes es un elemento básico del trabajo del taller.

“Esta combinación es nuestro pan de cada día —dice Mason—. Funciona casi 24 horas todos los días”.

La automatización era necesaria para que N.C. Engineering pudiera competir con precios en el extranjero, así que tiene un turno de personal y mantiene cuatro de sus 15 máquinas en funcionamiento durante la noche. El plan es formar un equipo fijo para el segundo turno que se encargue del mantenimiento de las máquinas, esté presente en caso de que se produzcan paradas por rotura de herramientas u otros factores y prepare las máquinas para que funcionen en la noche.

Esta configuración le ha permitido a N.C. Engineering competir con los bajos costos laborales de China y conseguir más trabajo de clientes como Productive Robotics.

El taller empezó a mecanizar las bases de los cobots de Productive Robotics después de que esta empresa empezara a esforzarse por mantener su cadena de proveedores en el país y recibir menos piezas del extranjero, debido a los problemas de la cadena de proveedores provocados por la pandemia. N.C. Engineering también utiliza los cobots de Productive Robotics para el mantenimiento de máquinas, y su plan con el tiempo es incorporar más cobots para llenar una sección de su taller con máquinas atendidas por robots.

“Hemos podido competir con China mediante la maquinaria y el funcionamiento sin luz —afirma Fazis—. Es la única forma. Tienen que comprar las mismas máquinas. Deben tener las mismas propiedades. El factor más importante es la mano de obra. Si podemos trabajar sin luz, ahorramos en mano de obra.

“Mucha gente piensa que se van a quitar puestos de trabajo y que habrá menos empleos para los operarios, pero en cuanto empezamos a automatizar tuvimos que contratar mucho más personal debido a nuestra producción”.

N.C. Engineering ha contratado más trabajadores para inspeccionar y desbarbar piezas, mantener las máquinas y gestionar el área de envío y recepción. El taller afirma que su plantilla se ha duplicado hasta alcanzar las 20 personas desde que empezó a producir sin luz.

Eficacia con el maquinado de cinco ejes

Los talleres de mecanizado que trabajan con clientes de los sectores médico, aeroespacial y de semiconductores deben ajustarse a menudo a tolerancias estrictas y diseños complejos. Este es el caso de muchas de las piezas producidas en N.C. Engineering.

Con sus estrictos requisitos de tolerancia, el taller afirma que mecanizar una de sus piezas de semiconductores únicamente en sus máquinas de tres ejes era ineficaz y limitaba las cantidades que podía producir, antes de invertir en máquinas de cinco ejes. Hacía fijaciones especiales para sujetar la pieza, y un operario pasaba casi un turno entero taladrando solo un agujero y un avellanado para la pieza.

Gracias a sus inversiones en centros de mecanizado de cinco ejes y soluciones de automatización, el taller utiliza ahora tres fresadoras distintas para mecanizar la pieza.

Prepara la pieza para una lengüeta de sujeción en una máquina horizontal y pasa al centro automatizado de cinco ejes, que puede mecanizar todos los ángulos complejos con el fin de completar la pieza y grabarla.

Después de aterrizar en una fresadora vertical que remueve las lengüetas de fresado utilizadas para sujetar la pieza, se traslada a una MMC para comprobar sus tolerancias y superficies. Este cambio en el proceso le ha permitido a N.C. Engineering pasar de mecanizar unas veinte de estas piezas al mes únicamente en máquinas de tres ejes, a unas 200 piezas mensuales.

Podemos ver el enorme aumento de piezas, y la única forma de mantener esas cifras con el tamaño que tenemos —no somos un taller gigante— era automatizar y hacer funcionar un segundo turno esencial”, dice Fazis.

Invertir para progresar

Las inversiones en soluciones de mecanizado de cinco ejes y automatización en N.C. Engineering son el resultado de un cambio de mentalidad que comenzó en los últimos años.

Cuando el padre de Fazis fundó el taller en los años setenta, tras iniciar su carrera profesional en una fábrica de relojes en Alemania, su país natal, mantenía el taller libre de deudas en la medida de lo posible y pagaba las nuevas máquinas en efectivo o con pequeños préstamos conservadores. Esta filosofía se mantuvo cuando Fazis y su cuñado Mason se hicieron cargo del taller a finales de los noventa, al jubilarse el padre de Fazis.

“Cuando empezamos a hacer mejoras, Gerald y yo decíamos: ‘Podemos permitirnos un préstamo, así que lo haremos y pagaremos por una máquina. Dios nos libre si tenemos dos —dice Mason—. Éramos muy conservadores al respecto. [Empezar a invertir] fue muy importante para nosotros. Por suerte, hemos mantenido el nivel de negocio para poder sustentarlo todo, pero supuso una enorme desviación en nuestra forma de hacer las cosas, al pasar de una fresadora vertical de 80.000 dólares a una de cinco ejes de medio millón”.

Para dar un salto tan grande, el retorno de la inversión tenía que justificar el paso. La combinación de la Erowa y el centro de mecanizado de cinco ejes supuso una inversión de unos 600.000 dólares, pero el aumento de la capacidad de producción —el turno de 12 horas sin personal que el taller puede hacer ahora a diario— ha incrementado la eficacia y la productividad del taller lo suficiente como para justificar la decisión desde el punto de vista empresarial.

Pasar al mecanizado ecológico

Fazis y Mason no esperaban hacerse cargo del taller y empezar a dirigir el negocio cuando lo hicieron. Aparte de manejar una sierra de corte de niño, cuando su padre lo trajo al taller, Fazis no tenía experiencia previa en mecanizado. Estudió dos años en el instituto y pensaba trasladarse a la universidad, pero al visitar a su orientador para estudiar las opciones de traslado, le dijo que le quedaba un año más.

“Y a partir de ahí, ese fue mi último semestre oficial”, dice.

Fazis no tardó en cambiar de rumbo y empezó trabajar de tiempo completo, para su padre, en N.C. Engineering, mientras recibía clases nocturnas de mecanizado, programación y economía, con la esperanza de aprender lo necesario para dirigir un negocio.

Mason también asistió a El Camino Community College y se trasladó a la Universidad Estatal de California. Se alistó con los marines y su plan original tras dejar el ejército era pilotar helicópteros para las fuerzas del orden o los equipos de rescate de bomberos. Cuando Mason estaba en la universidad necesitaba un trabajo de tiempo parcial, así que su novia (ahora esposa) le sugirió que le preguntara a su padre si tenía algún trabajo disponible en su empresa.

“No tenía idea de lo que hacía su padre —dice Mason—. Tenía veintipocos años y ni siquiera sabía que existían los talleres de mecanizado. Pero crecí trabajando con las manos al lado de mi padre en coches y cosas así, de manera que resultaba interesante para mí.”

El desempeño de Mason era lo bastante bueno como para que le dieran un empleo de tiempo completo. Fazis empezó a trabajar en el taller hacia 1996, y su padre, tras jubilarse un par de años después, dejó a Fazis y Mason al frente del taller apenas a unos años de incorporarse a la empresa. El padre de Fazis se quedó para verificar que todo iba bien en la transición, pero su papel disminuyó a medida que los dos se sentían cómodos en sus nuevos puestos.

“Invirtió mucha sangre, sudor y lágrimas en este lugar, y le correspondía asegurarse de que iba como él creía que debía ir”, dice Mason.

En la actualidad, Fazis y Mason tienen que tomar grandes decisiones sobre el futuro del negocio. Les gustaría ampliarse y añadir algunas máquinas al taller, pero el espacio disponible está casi agotado, por lo que sus únicas opciones son comprar una nueva propiedad (un cheque muy alto en California) o construir en vertical, situar la oficina en un posible segundo piso y añadir espacio para mecanizado donde actualmente se encuentra la oficina.

La otra decisión, quizá más importante, es la planificación de la sucesión. Mason tiene 52 años y no piensa quedarse cuando pase de los 60, mientras que Fazis cumplió 46 años. Las hijas de Mason y su mujer dirigen un centro de preescolar, así que ya atienden su propio negocio. Fazis tiene un hijo y una hija, ambos adolescentes, que podrían hacerse cargo de la empresa si lo desean. Fazis no quiere presionarlos para que sigan su camino, pero lo ha abierto como una opción.

“Mi preferencia, y Gerald lo sabe, sería que uno de sus descendientes, probablemente su hijo, entrara en la empresa y que esta fuera la tercera generación —dice Mason—. Sería fantástico para su padre, para Gerald y para su hijo. Me encantaría verlo desde fuera, prosperando y continuando.”

Aunque a Fazis le gusta esa idea, recuerda que cuando era adolescente no sabía cuál sería su camino en la vida y quiere que sus hijos tomen su propia decisión. Aun así, los invita a trabajar en el taller durante el verano para que se familiaricen con el funcionamiento del negocio.

“Yo no sabía que quería trabajar aquí, y lo mismo le pasó a Pat cuando tenía 20 años; él no sabía que quería trabajar aquí, así que nunca se lo diría a mis hijos —comenta Fazis—. Lo que sí les dije es que se familiarizaran con la empresa. Si llega ese día, quiero que tengan un mejor comienzo en la administración del negocio que el que yo tuve. Nos metimos de lleno en esto, así que deseo que se familiaricen con lo que hacemos aquí”.