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 Aumentar la eficiencia en la fabricación

Una observación integral de la eficiencia sustituye los aspectos individuales como pueden ser unos elevados números de revoluciones del husillo, unos reducidos tiempos secundarios o un gran volumen de arranque de viruta.

La técnica de fabricación se enfrenta constantemente a nuevos retos. Durante mucho tiempo no se incluía el consumo de energía en estos retos. Sin embargo, ante el crecimiento disparado de los precios de la energía y de las materias primas, esta cuestión se empezó a situar en un primer plano: "¿Cómo podemos diseñar nuestros procesos de modo que éstos resulten más eficientes?". Las respuestas a este planteamiento las promete la AMB, Exposición internacional del mecanizado de metales que se celebrará del 9 al 13 de septiembre en la Nueva Feria de Stuttgart junto al aeropuerto de la misma cuidad.

La Asociación alemana de fabricantes de máquinas herramienta VDW, entidad colaboradora de la AMB, recientemente logró presentar de nuevo unas cifras récord de su propio sector e incluso prevé superarlas durante el año en curso. El Presidente de la VDW, Carl Martin Welcker, destacó claramente el cambio en las exigencias hacia la técnica de producción mediante el ejemplo de la industria automovilística y sus proveedores. Precisamente es la industria automovilística la que actualmente sostiene una red global de fábricas y sedes de producción. "Objetivos como rentabilidad, flexibilidad y disponibilidad, sostenibilidad, capacidad de futuro de la técnica de fabricación aplicada y ciclos de vida más cortos de los productos fabricados son los aspectos que empiezan a ganar importancia entre los clientes. La industria automovilística tiene además unas exigencias técnicas y tecnológicas muy elevadas, que consiguen obtener el máximo de las instalaciones de fabricación", como declara Welcker. Las respuestas del sector a estos retos son: nuevos conceptos de máquinas y fabricación, estandarización y modularización de los productos, así como nuevas tecnologías de fabricación.

También se debatirá dentro del marco de la AMB durante el congreso del Coloquio de la técnica de fabricación (FtK) qué aspecto pueden llegar a tener estos sistemas inteligentes. Con ellos se puede reducir el consumo de energía de las máquinas sin pérdidas de rendimiento, los elevados costes o el crecimiento de complejidad. La Universidad de Stuttgart es el organizador del Coloquio FtK junto con sus institutos colaboradores de la asociación Fraunhofer. Del 10 al 11 de septiembre de 2008, estos presentarán las últimas tendencias y resultados con motivo de su tradicional coloquio científico. Allí se desarrollan, por ejemplo, soluciones para una futura "Ecomación", es decir, una automatización económica y simultáneamente ecológica. Los representantes de la técnica de control y automatización debaten sobre los sistemas inteligentes con los que se puede reducir el consumo de energía de las máquinas sin pérdidas de rendimiento, pero sin que aumenten los costes ni la complejidad.

En directo se puede disfrutar de "El arranque de viruta del futuro" en la exposición especial de HSC/HPC de la AMB. Bajo la dirección del Instituto para la gestión de producción, tecnología y máquinas herramienta (PTW) de la Universidad Técnica de Darmstadt, aproximadamente 25 expositores muestran en el pabellón 5 los desarrollos más novedosos del mecanizado de alta velocidad (HSC) y arranque de viruta de alta velocidad (HPC). También aquí el tema de la eficiencia energética en la producción supone un aspecto clave. El crecimiento de los gastos en energía obliga al usuario de la fabricación con arranque de viruta a aumentar la productividad energética, según manifiesta el Instituto PTW. Los fabricantes de componentes y de máquinas herramienta realizan demostraciones de las tendencias y potenciales como integradores de sistemas. Con esto no sólo se dirigen a la dirección dentro de las empresas de producción, sino también a los maestros, técnicos e ingenieros de desarrollo. Una serie de conferencias complementarán esta exposición especial el cuarto día de feria (viernes, 12.09.2008). Ponentes de las empresas expositoras informan sobre temas y tendencias actuales de la tecnología de arranque de viruta.

En el Instituto PTW se ha intentado llegar al fondo de la cuestión del consumo de energía, como explica Stefan Rothenbücher, uno de los organizadores de la exposición especial: "En la industria procesadora, los gastos en energía ya suponen el 5,3 por ciento del total de gastos". "En la fabricación con arranque de viruta se está todavía muy lejos de aplicar de forma integral las alternativas más eficientes existentes para la energía". Así mostraron los análisis sobre los costes de vida que los gastos en energía o aire a presión aún pueden llegar a suponer, siendo muy similares a las paradas de producción no planificadas. En el Instituto PWT se realizó para este tema un cálculo a modo de ejemplo con un centro de mecanizado de un sólo husillo. Los costes de mantenimiento y conservación de un funcionamiento a dos turnos suponen aproximadamente 9.500 euros al año. Sin embargo, durante el mismo periodo de tiempo se registran unos gastos en energía de 8.800 euros y se invierten entre 1.000 y 4.500 euros en aire a presión.

"Los fabricantes de máquinas herramienta nos confirman que el tema de la eficiencia energética ya se está teniendo en cuenta desde hace años a la hora de desarrollar máquinas", comenta Stefan Rothenbücher. Pero también confiesan que la optimización relacionada con la demanda energética de las máquinas, "no constituye uno de los puntos centrales de los objetivos del desarrollo". La conclusión: fabricantes como Grob y Herme creen que unos potenciales de ahorro del 10 al 15 por ciento pueden ser absolutamente realistas. La mayor parte corresponde a los consumos del estado de reposo de las máquinas, mientras que la técnica de accionamiento "está prácticamente aprovechada al máximo".

Un potencial para un arranque de viruta más eficiente es, desde hace ya más de dos décadas, el mecanizado de alta velocidad (HSC) y ahora también lo es su hermano pequeño, el arranque de viruta de alto rendimiento (HPC). Sin embargo, el centro de atención del último no es tanto la consecución de nuevos récordes de velocidad de los husillos de accionamiento y avances, sino más bien el volumen del arranque de viruta por unidad de tiempo, es decir, la verdadera finalidad del mecanizado. También para este tema proporcionamos algunas cifras: el objetivo del mecanizado a alta velocidad fue la reducción de los tiempos principales. Los que han perdido entonces algo de importancia han sido los tiempos secundarios. Estos han permanecido relativamente constantes y forman a día de hoy aproximadamente el 60 por ciento de los tiempos de fabricación, como se descubrió en el Instituto PTW. El HPC apunta por este motivo hacia la optimización del proceso entero de fabricación. Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele, Director del Instituto PTW: "Aquí es importante que los fabricantes de máquinas herramienta se presenten como expertos en procesos y socios de desarrollo para sus clientes, pero también para sus proveedores de componentes". Sólo juntos serán capaces de planificar el proceso de fabricación de manera óptima.

El fabricante suizo AgieCharmilles apostó especialmente por el mecanizado de alta velocidad y de alto rendimiento desde el fin del milenio con sus máquinas de Mikron. Allí el objetivo de todos los conceptos era el fresado especialmente económico. Así se planteó, por ejemplo, ya para la serie HPM (las siglas HPM significan en alemán "fresado de alto rendimiento") la idea conceptual de cumplir con todas las exigencias básicas de las empresas, como pueden ser la accesibilidad ilimitada a la máquina, los componentes individuales adaptados a las exigencias de rendimiento del sector HPM, la automatización mediante el centro de la máquina, así como la planificación de todos los componentes del centro de producción entero para un funcionamiento a tres turnos. Unas fresadoras HPM con el claro objetivo de cumplir con el rendimiento exigido a través del volumen de arranque de viruta. Además existen unas exigencias muy específicas referentes a la máquina y cada uno de sus componentes.

Uno de los pioneros del mecanizado de HSC/HPC es la empresa Röders GmbH, en Soltau. Para esta empresa, el "Aumento de la eficiencia" es todo un clásico. Según el jefe de ventas Dr. Oliver Gossel: "Nuestro desarrollo realiza una constante evolución de los nuevos avances en lo que se refiere al control de máquinas y al control en sí. De esta manera se irá logrando una calidad cada vez mayor en cuanto a precisión, calidad de superficies y tiempo del mecanizado". No sólo los compradores de nuevas máquinas, sino también los clientes habituales se benefician de esta evolución de nuevos desarrollos, ya que también estarán disponibles como actualizaciones. Pero también en el lado del hardware se sigue desarrollando y evolucionando. El Dr. Gossel señala como un hito muy especial la introducción de los accionamientos directos lineales.

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