Su taller de mecanizado puede ser eficiente y sustentable al mismo tiempo

Debido a la creciente conciencia sobre la importancia de contar con operaciones sustentables y a las cada vez mayores exigencias por parte de los clientes en relación con la protección del clima, las empresas de ingeniería mecánica y metalmecánica están allanando cada vez más el camino hacia la eficiencia y la sostenibilidad, al tiempo que examinan dónde hay más posibilidades de optimización.

En ferias de países con altas exigencias ambientales, como la AMB en Alemania (15 al 19 de septiembre de 2020), muchos de sus expositores están enfocando sus presentaciones de producto y sus esfuerzos en aquellas áreas en las que se puede avanzar más para garantizar que la actividad económica sea sostenible.

Cuando se trata de conservar recursos, el fabricante de dispositivos de sujeción Hainbuch se centra en la durabilidad. En declaraciones a la organización de la feria AMB, Stefan Nitsche, jefe de gestión de productos de Hainbuch, afirma que muchos productos en el mercado se tiran inmediatamente una vez que se han desgastado. Por lo tanto, sostiene, es prioridad de la compañía que sus productos tengan una vida útil muy larga que se extienda más allá del desgaste natural de los componentes individuales.

Por esta razón, Hainbuch ofrece a sus clientes servicios regulares de mantenimiento e inspección. Esto puede implicar volver a vulcanizar los elementos de sujeción que están en contacto con las piezas de trabajo, nivelar las superficies irregulares y recubrir las áreas desgastadas. Los costos de mantenimiento equivalen a una fracción del precio de comprar un nuevo producto, lo que significa que es una situación beneficiosa tanto para el medio ambiente como para la industria.

Sin embargo, Nitsche considera que los usuarios también pueden contribuir a la durabilidad de sus dispositivos de sujeción tomando medidas de mantenimiento preventivo.

“En una situación ideal, las máquinas deben detenerse brevemente una vez al día para eliminar las virutas y la suciedad. El problema es que muchos clientes no pueden permitirse hacer esto porque tienen grandes cantidades de productos para fabricar”, comenta.

Sistemas modulares que combinan eficiencia y sostenibilidad

Una razón importante por la cual los usuarios visitan ferias como la mencionada AMB es porque quieren que sus negocios sean económicamente viables en el futuro mediante la adquisición de tecnologías con la adecuada relación de calidad/precio.

Nitsche confirma que, para muchos usuarios, la rentabilidad de su empresa sigue siendo la principal prioridad, y explica que, según su experiencia, esto se debe principalmente a la presión competitiva en constante aumento. Añade, por lo tanto, que es tarea de la industria de herramientas conciliar la sostenibilidad y la eficiencia en nombre de los clientes.

Para hacer esto, Hainbuch ofrece a los usuarios un sistema modular que se puede utilizar para ajustar las máquinas-herramienta a diferentes órdenes de fabricación sin ningún esfuerzo adicional. Esto significa que todo el dispositivo de sujeción ya no tiene que ser reemplazado por diferentes geometrías de piezas de trabajo: los usuarios solo necesitan insertar el adaptador correspondiente en el dispositivo de sujeción.

Nitsche dice que esto hace una gran diferencia para los subcontratistas en particular. Para este tipo de trabajo, los talleres a menudo cambian sus dispositivos de sujeción varias veces al día para mecanizar diferentes componentes. Al cambiar dispositivos de sujeción completos, este procedimiento de cambio demora entre 20 y 30 minutos, mientras que el sistema modular solo necesita entre uno y dos minutos.

“Nuestras interfaces de cambio rápido significan que nuestros clientes pueden volver a trabajar lo suficientemente rápido gracias al tiempo de configuración ahorrado. Esto hace que las herramientas sean aún más sostenibles”.

Una máquina y varios procesos

Un aspecto importante de la sustentabilidad es revisar continuamente sus productos y procesos de fabricación internos. “Nuestros clientes ya están tratando de fabricar componentes mientras conservan tantos recursos como sea posible. Como fabricantes de máquinas-herramienta podemos ayudarlos mediante el uso de la tecnología para concentrar tantos pasos de mecanizado diferentes como sea posible en una sola máquina”, dice Olaf Furtmeier, CEO de BURKHARDT + WEBER.

Agrega que todavía es frecuente, por ejemplo, que un componente con nueve procesos de sujeción se produzca utilizando cuatro máquinas diferentes (torneado, mecanizado cúbico, engranaje y rectificado).

“Si estos pasos se llevaran a cabo en tres procesos de sujeción y solo con una sola máquina, todo el proceso sería más eficiente. Y también significaría que podríamos evitar el 'turismo de partes' alrededor del taller”, subraya.

Además, si un componente se mecanizara en un solo proceso de sujeción, los tiempos de entrega también serían más cortos y el nivel de riesgo sería menor. “La huella medioambiental se reduce al ahorrar recursos, energía, tiempo y espacio. Para lograr esto, el desafío que enfrentamos como fabricante de máquinas es que tenemos que lidiar con métodos de mecanizado con los que aún no estamos familiarizados, como el rectificado o el engranaje. Con el fin de configurar de manera óptima nuestras máquinas con respecto a la eficiencia energética, hemos utilizado durante mucho tiempo los paquetes de control y accionamiento eficientes de nuestro proveedor Siemens en nuestras máquinas-herramienta. No podemos hacer mucho más en esta área”, agrega Furtmeier.

Flexibilidad versus especialización

Un aspecto de la sostenibilidad que los fabricantes de máquinas-herramienta consideran es la especialización.

“Construimos maquinaria para mecanizado de servicio pesado. Nuestros clientes necesitan mecanizar componentes muy grandes con mucha precisión durante un largo período de tiempo. No es inusual que las máquinas que construimos hace 25 años sigan funcionando con el mismo nivel de precisión hoy en día. Esto se debe a que nuestros ingenieros diseñan maquinaria para el mecanizado de servicio pesado sin comprometer nada”, explica Furtmeier.

Otros fabricantes preferirían adoptar un enfoque de alta flexibilidad, en otras palabras, para producir máquinas que sean muy versátiles en uso, desde trabajos ligeros de metalmecánica a altas velocidades de husillo y altas aceleraciones hasta componentes pesados. “No estamos tratando de hacer ambas cosas, sino que nos estamos centrando en el mecanizado de servicio pesado y diseñamos las variables cruciales, como el tamaño mecánico, con esto en mente. Esto es lo que hace que nuestras máquinas sean tan duraderas, lo que creo que es importante aspecto de la sostenibilidad”, subraya Furtmeier.

“También vemos que la herramienta o la tecnología de mecanizado a menudo es mucho más avanzada que la máquina en la que se utiliza”, continúa. Furtmeier agrega que, en muchos casos, esto significa que no se puede acceder a las opciones de rendimiento de las herramientas modernas.

“Para nosotros, es al revés: llevamos las herramientas al límite. Tomemos el ejemplo del mecanizado de titanio para componentes de aviones: podríamos aumentar el rendimiento en esta área hasta en un 30%. Una máquina supuestamente más cara se paga por sí misma y es bueno para el medio ambiente porque puede usarse por más tiempo, tiene una mayor densidad de potencia y su precisión está garantizada por muchos años”, dice Furtmeier. Indica que la sostenibilidad tiene mucho que ver con sacar el máximo provecho de todo el proceso, lo que ahorra recursos como maquinaria, tiempo de trabajo, espacio, energía y materias primas.

Menos desperdicio, más reciclaje

El proceso de ahorro de materias primas cuando se mecanizan piezas de trabajo se considera de vanguardia. Según Gerhard Knienieder, director de la empresa fabricante de herramientas Emuge, la tendencia de “forma casi neta” ha surgido en los últimos años en el proceso de mecanizado. Esto significa que antes de ser mecanizadas, las piezas de trabajo se adaptan a la forma del componente terminado para reducir el margen de mecanizado tanto como sea posible.

Cuanto más cerca esté la parte inacabada del componente terminado, más rápido se completará el trabajo y existe el beneficio adicional de que se generará menos viruta durante la fabricación. Como resultado, habrá menos desbaste durante el fresado, mientras que el mecanizado de acabado será más importante, por ejemplo.

El proceso de reciclaje de residuos se ha integrado en la industria metalmecánica durante mucho tiempo. Los chips de metal y otros desechos de producción son recolectados por las propias empresas manufactureras o por empresas de reciclaje especializadas y devueltas a la extracción de metales en bruto. Según Knienieder, esto se refiere principalmente a los metales preciosos que contienen cobalto y tungsteno, ya que también los utiliza Emuge en la fabricación de herramientas en un proceso importante y de uso común.

Conservar recursos con una cantidad mínima de lubricación

Otra tendencia de sostenibilidad en la industria metalmecánica que muchos talleres están descubriendo es optar por una cantidad mínima de lubricación en lugar de utilizar grandes cantidades de refrigerantes y otros lubricantes.

“En este caso, solo se necesita un toque de aceite para el mecanizado, lo cual, es evidente, ahorra una cantidad considerable de recursos”, explica Knienieder. Indica que esta técnica ya se está utilizando, principalmente en la producción en masa en la industria automotriz, y ahora es tarea de los fabricantes de herramientas preparar un número creciente de herramientas para este tipo de uso.

Knienieder cree que la manufactura tiene el mayor potencial para ahorrar energía. “Necesitamos asegurarnos de que se consume menos energía en la producción, no solo para evitar la emisión de CO2, sino también por interés propio con respecto al ahorro de costos”. Afirma que la digitalización puede ayudar a desarrollar procesos que consuman la menor cantidad de energía posible. Sin embargo, cree que, a largo plazo, es esencial que las empresas revisen toda su producción y cadenas de suministro con respecto a la sostenibilidad.

Por ejemplo, su compañía en el futuro también tendrá que acercarse a los proveedores para averiguar sobre el balance de carbono del acero crudo que han comprado.

“En unos pocos años, necesitaremos poder demostrar la huella de carbono para cada uno de nuestros productos. Esto significa que es importante que el consumo de energía no solo esté documentado sino también mapeado”.

Altos niveles de piezas buenas ahorran recursos

Dado que se han agotado muchas opciones, no es solo debido a su mayor transparencia que muchos ven la digitalización del proceso de producción como una gran oportunidad. “Solo recientemente nos hemos instalado con nuestro sistema ESPRIT CAM para máquinas CNC. Un aspecto clave detrás de esta decisión fue el tema de la sostenibilidad", dice Kai Lehmann, Gerente de Ventas y Canales de DP Technology.

Explica que, dada la creciente escasez de trabajadores calificados, cualquier software para programar una máquina-herramienta debe ser, ante todo, fácil de operar. Afirma que el objetivo debe ser que sea rápido y fácil lograr el producto terminado en la máquina.

“Hemos integrado una gran cantidad de conocimiento en el software para hacer que la preparación del mecanizado sea sostenible con respecto a la programación. Es crucial que hayamos podido lograr un alto grado de reproducibilidad”, dice Lehmann. Agrega que, si más piezas mecanizadas son buenas, porque la reproducibilidad de los procesos ha mejorado, esto tiene efectos indirectos en la conservación de los recursos.

La flexibilidad también juega un papel considerable. “Al utilizar elementos de inteligencia artificial, hemos progresado en términos de carga operativa. Si hay menos máquinas inactivas y no lleva mucho tiempo adaptarse a un pedido, esto también es mejor para el medio ambiente”, dice Lehmann. Esto se ha logrado porque el software responde más rápidamente a situaciones cambiantes en el futuro.

Por ejemplo, un trabajo de mecanizado que fue diseñado originalmente para un sistema de control de Siemens se puede producir rápidamente en un sistema Heidenhain. Igualmente, una tarea de mecanizado que se programó para una fresadora solo requiere unos pocos pasos para procesarse en una máquina de torno fresado.

Trayectorias automatizadas

Es difícil estimar el impacto que tendrá en la sostenibilidad la solución de muchos desafíos en la industria metalmecánica. Lo que está claro es que la protección de herramientas y el uso de rutas de herramientas que son eficientes en tiempo y energía tienen un impacto en el equilibrio general y esto debe tomarse en serio.

“Tomemos la optimización del receso de la herramienta. El software ahora propone métodos que se calculan de una manera tan complicada que las personas que ya no pueden hacerlo manualmente programan el sistema de control. Por ejemplo, entre otras cosas, esto evita que la herramienta sea golpeada o experimente picos de voltaje y, por lo tanto, las virutas se forman uniformemente a una alta velocidad de mecanizado”, dice Lehmann.

Además de mejorar los aspectos relacionados con la preparación del trabajo y las máquinas individuales, la experiencia de Lehmann ha demostrado que existe un potencial de optimización al considerar toda la maquinaria y su funcionamiento.

“Cuando hablamos con los usuarios, podemos ver que todos están en diferentes niveles tecnológicos. Si bien algunos tienen mejoras en mente, muchos no pueden seguir el ritmo de la tecnología que cambia rápidamente y están atentos a todas las opciones”. Las observaciones sobre cómo mejorar la eficiencia de sistemas completos son un buen ejemplo. Lehmann dice que incluso en el caso de análisis breves de modelos de máquinas, cargas, operaciones de turnos, tiempos de preparación y tiempos de mantenimiento, se han adoptado enfoques para reducir el tiempo de inactividad. “En este caso, todo lo que ayude al ROI también es sostenible”, concluye.

Está claro que, dados los desafíos que plantea el cambio climático, los esfuerzos deben intensificarse. Desde la perspectiva de un proveedor de CAD/CAM, Lehmann cree que el camino ya está establecido. Para aprovechar el potencial con respecto a la sostenibilidad en el futuro, la relación entre el proveedor de software y el usuario debe cambiar fundamentalmente.

“Muchas pequeñas empresas ya no siguen el ritmo de los avances tecnológicos. Al mismo tiempo, necesitamos participar en un análisis y una optimización cada vez más personalizados y profundos para las empresas. En el futuro, nos vemos más como un socio tecnológico que como un proveedor”, puntualiza.