Frisa Aerospace: maquinados pesados para la industria aeroespacial

Ubicado en Monterrey, Nuevo León, Frisa es uno de los líderes mundiales en la fabricación de anillos rolados para la industria aeroespacial. Ofrecen soluciones de forja de alto valor para la industria aeroespacial, suministrando anillos rolados sin costura en aleación base níquel y titanio para componentes críticos para turbinas de aviación civil y comercial.

“El reto que tenemos siempre es estar delante de nuestros competidores y para ese propósito debemos llevar la ingeniería al siguiente nivel con la más alta tecnología. El mayor reto que tenemos es la mejora de productividad y la estabilidad en la calidad del mecanizado para nuestro negocio. Queríamos una máquina que fuera suficientemente confiable, suficientemente robusta para desempeñar cortes de mecanizado pesados sin perder su capacidad de ser precisa para piezas de tolerancias cerradas”, afirma Alejandro Montemayor, Gerente de Ingeniería en Frisa Aerospace.

Alejandro Montemayor ha trabajado durante 15 años en el área de maquinados de Frisa Aerospace, donde ha estado en diferentes posiciones. Ha estado relacionado con el mecanizado desde los 19 años, cuando empezó a trabajar en un taller de mecanizado pequeño en Monterrey, donde realizaban fabricaciones y reparaciones para la industria en general. Allí pudo trabajar y estudiar a la vez hasta que se recibió como Ingeniero Mecánico Administrador en el Tec de Monterrey – como el taller donde trabajaba era proveedor de Frisa, conoció la empresa y terminó trabajando en ella–.

Frisa Aerospace le suministra piezas directamente a los OEM y a algunos Tier 1 y Tier 2, proveedores de dichos fabricantes, donde tienen participación en todos los proyectos de nuevas turbinas de empresas reconocidas mundialmente, como GE, Rolls Royce y Pratt & Whitney. Es así como Frisa Aerospace está en capacidad de proveer cualquier componente de turbina, fabricados en materiales de aleaciones base níquel, titanio y materiales exóticos como el Waspalloy.

El ingeniero Montemayor andaba en la búsqueda de mejorar los procesos para producir anillos de turbina de pared delgada. Para realizar dicho proceso en las máquinas que usaban anteriormente, el tiempo de paro y setup eran mayores. En el caso del setup podía tardar desde 40 minutos hasta 1 hora y media.

“Como estamos en crecimiento, siempre tenemos la presión por recortar tiempos y mejorar la productividad y nos hemos acercado a los proveedores, en este caso con Shibaura. En IMTS de 2016 fue cuando nos enseñaron la máquina TUD 13, y de allí iniciamos la negociación para adquirir las máquinas.  Al principio, cuando recién empezamos el negocio comprábamos máquinas usadas, luego empezamos a comprar equipo nuevo de catálogo y ahora estamos comprando nuevo de catálogo con opciones adicionales y recomendaciones donde trabajamos junto con el fabricante”, afirma el ingeniero Montemayor.

En 2003 Frisa inicio la operación de la planta para el sector aeroespacial. Posteriormente, en 2012, vino una expansión muy grande y el taller de mecanizados se amplió e instalaron el nuevo edificio, donde se organizaron la nave 1 y 2, y en 2017 vino la siguiente expansión, donde se crearon las naves 3 y 4. Ya tienen proyectado hacer la nave 5 y una nueva división en otro edificio, que se está construyendo actualmente, como una planta dedicada completamente al mecanizado.

Nuevas naves y renovación de equipos

En la parte nueva de la nave de mecanizados han venido renovando la manufactura de sus procesos con nuevas máquinas-herramienta. En esta nave cuentan con 12 máquinas de Shibaura Machine Company America (anteriormente conocida como Toshiba). Se trata de 4 máquinas TUD 16 y 8 TUD 13.

“La ventaja de estas máquinas TUD 16 es que son muy precisas en comparación con las que teníamos anteriormente. Las que más nos han gustado de Toshiba son las que cuentan con el cambiador de palets. Cada cambio de palet se hace en 90 segundos, lo que nos permite preparar la parte por fuera y tener lista la siguiente operación y así el downtime es mínimo. Es una máquina muy compacta y de fabricación robusta y aguanta mejores cortes que las que teníamos anteriormente”, explica el ingeniero Montemayor.

Ahora también el cambio de insertos y herramientas lo pueden hacer por fuera de la máquina sin necesidad de pararla. “Eso también nos ha traído un beneficio muy importante. En nuestros procesos mecanizamos con cerámicos y carburos. Por el tipo de material que trabajamos, cada 5 minutos tenemos que estar parando, y esas paradas están hechas en los programas para permitir el cambio de insertos para el cambio de filo. En los modelos anteriores de máquina, cuando realizábamos esas paradas teníamos que abrir la máquina para cambiar los insertos con todo lo que eso implica. Las máquinas TUD 16 de Shibaura son 20 a 30% más productivas y el tiempo que está cortando es mucho mayor. Son máquinas ideales para piezas de corto tiempo de ciclo, ya que se hacen cambios muy frecuentes y los setup se preparan por fuera tomando el cambio de palet 1 minuto 30 segundos”, afirma Alejandro Montemayor.

En esta área de Frisa trabajan alrededor de 400 números de parte, unos de muy alto volumen, otros de bajo volumen. Algunos sencillos y otros muy complicados. Las partes más cortas de ciclo tardan entre 1 hora y 1 hora y media, y las más complejas hasta 100 horas de trabajo.

Los materiales que trabajan en Frisa son muy diversos, alrededor de 40 aleaciones distintas, siendo el Inconel 718, el Titanio 6-4 y el Waspalloy los materiales más representativos. Como son materiales termo resistentes, muy duros y abrasivos, debido a los excesos que se manejan en piezas con forma, tienen su reto de mecanizar efectivamente.

Mejoramiento del proceso de ciclo

El día de mi visita a Frisa Aerospace estaban produciendo sellos para turbinas en la máquina Shibaura TUD 16. En este equipo el cambio de palet de un setup a otro puede realizarse en menos de dos minutos, lo que les da una ventaja competitiva comparado con otras máquinas que no tienen el cambiador automático del palet. Normalmente, tienen hasta 30% de mayor productividad con esas máquinas, partiendo de que pueden realizar el indexado y el cambio de insertos por fuera de la máquina, lo que es muy típico para ellos, ya que cada 5 minutos tenían que parar para cambiar insertos y ahora lo pueden realizar mientras la máquina está corriendo.

“Mucha de nuestra línea de productos tiene tiempos de ciclo cortos con diferentes tamaños de lote, así que con el cambiador automático de palet pudimos reducir nuestros tiempos muertos al mínimo, partiendo de que pueden hacer el setup por fuera de la máquina sin necesidad de pararla. Estoy seguro de que Shibaura Machine Company continuará siendo uno de nuestros socios tecnológicos preferidos en las oportunidades futuras”, dice el ingeniero Montemayor.

“Para el proceso de mecanizado contamos con un sistema diseñado por nosotros donde el operador llega, se loguea y maneja sus estándares y números establecidos. Allí toda la carga de trabajo ya está preestablecida. Todos los tornos están conectados y se les puede medir la utilización del husillo y las mejoras de los procesos, que son capturados por los operadores, de manera que podemos tener esa retroalimentación de forma directa”, explica Montemayor.

Y agrega: “Aquí preparamos el programa CNC, preparamos el tooling, que es como la ayuda visual para el operador para hacer el setup. Toda la librería de herramientas ya está preestablecida, al igual que los offset y las geometrías. La parte del tooling la entregamos por adelantado a la máquina de manera directa y el operador lo que tiene que hacer es, básicamente a través de esta interfase, bajar los programas y subir la pieza”.

En este caso era un ciclo de 33 minutos donde, para montar otra pieza, había que parar la máquina para subir y bajar la parte, y centrarla en un proceso que lleva unos 20 minutos. Es decir, por cada 33 minutos, se tendría que estar parando entre 15 y 20 minutos. Ahora con las máquinas Shibaura se hace el ciclo de 33 minutos de corte y luego el cambio en menos de 2 minutos. Eso se debe a que el proceso del setup de la pieza se hace por fuera, en el palet, mientras la máquina está trabajando.

Como ya se había mencionado, todo este proceso se hace en la TUD 16, cuyo control cuenta con un programa hecho por Frisa, desde donde se envía toda la información a cada máquina, incluida la información del operador que está trabajando en la máquina. El cambio de herramienta también se puede hacer por fuera, lo que es muy práctico para el operador.

“La parte ergonómica también es muy práctica para los operadores. Las herramientas son cortas y tienen su paso para subir y bajar, donde se hace el cambio de insertos. La máquina puede estar cortando y tiene su control de seguridad con un sistema interlock, de manera que no haya ningún problema de seguridad con el intercambiador cuando se está manipulando. Por ello, las máquinas Shibaura han demostrado una gran calidad, ya que una vez instaladas y trabajando, rara vez llegan a tener un problema, son muy confiables”, dice el ingeniero Montemayor.

Anteriormente, el operador tenía que esperar sentado a que la máquina terminara el ciclo de corte. Ahora puede ir preparando el setup de las siguientes partes en el palet para hacer el cambio de la pieza de trabajo en nmenos de dos minutos.

La mejora con las máquinas Shibaura doble palet fue reducir el downtime y el mejoramiento de los parámetros de corte en algunos casos. Anteriormente, tenían mucho montaje tradicional con mordazas y algunas grapas. Ahora han migrado a dispositivos mejores para lograr una mejor sujeción con el fin de obtener buenos cortes. “Teníamos herramientas más sencillas y ahora con Kennametal hemos migrado a herramientas de cambio rápido, KM63, de las cuales tenemos una gran cantidad de herramientas a disposición para todas las geometrías que trabajamos. Antes, cada que hacíamos un cambio de setup, tenía que bajar y subir herramientas porque cada setup era distinto. Ahora no, las herramientas se dejan montadas, que cubren todo lo que hacemos para esa operación, lo que significó otro mejoramiento para nosotros”, afirma Alejandro Montemayor.

En Frisa le dan mucha importancia a la capacitación. “La gente de ingeniería, prácticamente, se ha desarrollado dentro de la empresa. En muchos casos son ex-torneros que fueron creciendo y estudiaron alguna ingeniería y ya me hacen los programas CNC, los tooling y toda la información. Ciertamente, lo que vemos ahora de tecnología la hemos venido buscando y desarrollando nosotros. Lo del sistema me acuerdo que hace 10 años era un sueño, tal vez ahora es más fácil hacerlo, pero en ese tiempo era todo un sueño. Hoy ya tenemos 6 años trabajando con este sistema”, afirma el ingeniero Montemayor.

La parte de dispositivos y herramientas tiene cierto nivel de complejidad, pero el ingeniero Montemayor quiere migrar a algo todavía más elaborado: dispositivos autocentrables y autoajustables para poder preparar la pieza fuera de la máquina y hacer los cambios todavía más rápidos. Estas máquinas también tienen presetter y están habilitadas para usar un palpador de Renishaw. Dentro del equipo de Ingeniería están trabajando en poder explotar aún más las ventajas competitivas que esto representaría para sus procesos.

“Una de las encomiendas que yo planteo es llevar la ingeniería al siguiente nivel, lo que sea que eso signifique (el ingeniero Montemayor casi siempre ha estado en producción y en el área de ingeniería de la empresa realmente tiene un año y medio). Mi estrategia es empezar de adentro hacia afuera, es decir, de lo primero que toque la pieza, que en este sentido es la máquina y las herramientas, para luego continuar con los periféricos y, después ya hacia afuera, en el sentido que eso nos lleve a tener buenos ingenieros y mejores capacidades”, dice Alejandro Montemayor.

El año pasado en Frisa Aerospace contrataron más de 100 personas y la meta que tenemos es poderlas entrenar y capacitar en 3 meses para el tipo de producto y aplicación que se fabrica en la empresa. Para ello, contactaron a distintas escuelas técnicas y las universidades para cooperar con ellos.

“También nos hemos dado cuenta de que en este camino de la capacitación tenemos que hacerlo nosotros. Tratamos de que los muchachos vengan lo mejor formados, pero en muchas cosas tenemos que entrenarlos nosotros. El proyecto en el futuro es tener una escuela más formal.  De manera que cuando lleguen a trabajar aquí en las máquinas tengan su certificación para poder trabajarlas”, explica el ingeniero Montemayor.

El reto principal del área de mecanizado de Frisa Aerospace siempre ha sido la productividad y la calidad y, en los últimos años, han crecido en volumen y en complejidad. “Tenemos que hacer las dos cosas a la vez y con piezas de mayor valor agregado”.

El futuro de la división de mecanizado

La división de mecanizado de Frisa Aerospace cuenta con unos 80 equipos y 200 operadores. “En el futuro me gustaría integrar el fabricante de herramientas con el fabricante de la máquina, para que, con nuestra recomendaciones y experiencia en el mecanizado, podamos entregar algo más personalizado y adecuado y más aplicado a nuestras necesidades. Ahora, prácticamente, podemos surtir todos los componentes de las turbinas. En estos 15 años, en Frisa he tenido la gran dicha de tener un gran equipo de trabajo y de poderlos apoyar y verlos crecer. La mayoría de los empleados de Frisa son hechos aquí en casa, y yo también me considero uno de ellos, y tengo mucho orgullo de trabajar aquí y cada vez con un mayor rol en cuanto al liderazgo, responsabilidad y compromiso”, dice Montemayor.

Y agrega: “De 5 a 10 años veo a Frisa muy fuerte. La empresa siempre ha permanecido y, como hay ciclos económicos altos y bajos, cuando viene algún entorno económico complicado, Frisa ha tomado muy buenas decisiones. En ese sentido el equipo directivo y los que estamos aquí hemos tratado de ser lo más receptivos posible. La historia nos dice que después de las crisis nos ha ido mejor de como estábamos. En el futuro veo a Frisa como una compañía más integrada verticalmente con mayor expertise y know-how en el área de mecanizado y con mayores competencias. Antiguamente, proveíamos solamente la forja y ahora vendemos forja mecanizada y en el futuro podríamos vender cualquier tipo de solución, lo que sea que eso signifique para los clientes”.

Con su experiencia analizando los procesos en Frisa Aerospace, el ingeniero Alejandro Montemayor dice con certeza: “Vale la pena invertir en tecnología e invertir en mejores equipos, acercarse más con los fabricantes de máquinas y herramientas. Cualquier taller y Pyme puede hacerlo en la medida que los fabricantes de equipo vean eso como una gran oportunidad, ya que hay mucho por aprender. El año pasado redujimos más de 15,000 horas de mecanizado, como producto de hacer mejoras de procesos y contando con la mejor tecnología. Esas 15,000 horas de ahorro equivale a la compra de tres centros de mecanizado”.