Fresadores CMS d'alta velocitat per al mecanitzat de materials composts

Maquinària Internacional és una empresa guipuscoana especialitzada en enginyeria de sistemes de fabricació per al sector aeronàutic, automoció i empreses auxiliars. Desenvolupa solucionis clau en mà amb processos integrats per al mecanitzat de composites, aliatges lleugers, resines, llautons i acers. Una dels seus principals representades és CMS.

CBS, empresa italiana especialitzada en la fabricació de components per als sectors aeroespacials, defensa i d'automoció (cotxes esportius d'alta gamma i de carreres), ha consolidat recentment l'aliança amb CMS mitjançant l'adquisició de la seva tercera màquina CNC, model Antares PX5.

Fundat en 1989 i certificat segons ISO 9001/2000 des de 1998, CBS s'ha guanyat una molt bona reputació com a proveïdor, altament qualificat per a les peces de material compost, que té entre els seus clients marques molt prestigioses, tals com Aermacchi, Agusta, Recaro Aircraft Seatings, Ferrari, Lamborghini, Maserati, Momo, Oto Melara.

El creixement d'aquesta empresa també ha anat augmentant gràcies a la seva col·laboració amb l'empresa CMS, que va començar amb el subministrament de centres de mecanitzat de 5 eixos a partir de 1999, i a poc a poc va guanyar un paper estratègic en el negoci de CBS. El director de CBS, Luigi Peroni, relata breument la història de la seva empresa: “En els anys 90 nostra producció consistia principalment en panells de composite i components en 3D acabats a mà —tot per al sector aeroespacial— obtenint-los a partir de motlles subministrats pels clients. Entrar al mercat de l'automoció va implicar un augment enorme en els volums de producció i un augment dels requisits de qualitat. Per tant havíem de passar d'una fabricació manual a una industrial. L'ajuda de les màquines CNC de 5 eixos de CMS ens va permetre obtenir major productivitat i una alta qualitat constant. Amb el pas del temps la demanda va augmentar i la producció requeria un control més exhaustiu sobre el procés de producció, un sistema millor i més flexible que ens permetés reaccionar més ràpidament a les necessitats del mercat. Així que decidim iniciar la producció de motlles i models nosaltres mateixos”.

Va ser en aquest punt quan en CBS van ser capaces d'apreciar i aprofitar el potencial dels productes i serveis de CMS; per mitjà de màquines CMS ara s'està treballant els models de resina o d'alumini, plantilles i peces en material compost. Per exemple, el procés de producció per a la fabricació d'un panell de fibra de carboni per a un cotxe d'altes prestacions es compon de:

• L'adquisició de les geometries CAD del client.
• Processament CAM i generació de trajectòries de l'eina.
• Producció de models (mascle o femella) de resina epoxi en màquina CNC.
• La producció dels motlles per a les peces de fibra de carboni, amarri en el model, i polimerització autoclau.
• Fresat de les plantilles utilitzades per recolzar i subjectar amb abraçadores les peces durant les operacions d'acabat.
• Guarit de les peces de fibra de carboni en l'autoclau.
• Acabat de peces en la màquina CNC: recanteado, trepat, etc.

Gràcies a les característiques dinàmiques de les màquines CMS es pot aconseguir la precisió, la repetitibilidad i la velocitat de cort necessària, per obtenir uns costos de producció competitius. La inversió realitzada en la màquina s'amortitza ràpidament.

Aquesta és el major avantatge sobre les fresadores i centres de mecanitzat de metall tradicional. Les màquines tradicionals de tall de metall surten perdent, en relació preu/rendiment, quan es tracta de mecanitzat d'alumini o materials compostos.

A més, les solucions especials previstes per CMS, per contenir i extreure la pols del mecanitzat, la total seguretat de l'operador i la facilitat de treball en una categoria de màquina fet a mesura per al mecanitzat de metalls no ferris, són molt diferents de les màquines-eina tradicionals per a metalls.

Luigi Peroni arriba a la següent conclusió: “Gràcies a l'aliança amb CMS adquirim una màquina molt competitiva que, juntament amb la nostra experiència adquirida al llarg dels anys i la nostra professionalitat, ens ha permès aconseguir objectius molt importants. Des de 1999 —quan comprem el primer centre de mecanitzat— el volum de negocis de CBS s'ha incrementat en aproximadament un 400% i la nostra capacitat competitivitat ens impulsa a aconseguir metes cada vegada més ambicioses”.

Crosby Composites de Regne Unit ha invertit i instal·lat recentment un centre de mecanitzat CNC de la marca CMS model Llauris 3626. El senyor Crosby va fundar la seva empresa fa 25 anys i ha passat tota la seva vida laboral en la indústria de l'esport automobilístic. Va començar la seva carrera com a enginyer al març, quan l'ús dels materials composts en els cotxes de carreres es va introduir per primera vegada. “Era obvi que es tractava d'una oportunitat molt gran així que vaig crear la meva pròpia companyia”, recorda. “Comencem amb mètodes de ‘lay-up’ molt bàsics, i aviat desenvolupem els mitjans i coneixements per treballar amb ‘pre-preg’ i guarit en autoclau”.

El senyor Crosby va introduir el modelatge en 3D i va mecanitzar amb ell al voltant de 8 anys. Abans d'això, havia pensat que els sistemes eren massa cars però aquest mecanitzat CNC i el CAD/CAM es van convertir ràpidament en la forma normal de fer les coses. “Utilitzant aquest tipus de tecnologia és l'única forma pràctica que la màquina faci repeticions amb el nivell de precisió que necessitem”, agrega. “El mercat de la F1 en general requereix un màxim d'execució de setze parts. Tret que vostè pugui ser molt eficient, és difícil justificar el cost que produeix tot el procés de mecanitzat”.

Parlant de la màquina recentment instal·lada i l'impacte positiu que està tenint en el negoci, Crosby diu que “és important que com a empresa ens dotem de les millors tecnologies disponibles. Això és exactament el que hem fet amb aquesta nova capacitat oferta per CMS, sabem que ells ens proporcionaran una tecnologia de major precisió per a fabricació del model ampliant la nostra competitivitat i en segon lloc, una alta capacitat de recanteado i mecanitzat de la fibra de carboni amb el qual podem obtenir uns costos molt competitius, tan crític al mercat actual”.

CMS UK va realitzar una planificació ben estudiada del projecte integral per garantir que totes les parts del projecte anessin lliurades i instal·lades en la seqüència correcta i en el moment adequat per complir amb els ajustats terminis sol·licitats per Crosby i dictat per la indústria de l'esport automobilístic.

L'equip instal·lat és el centre de mecanitzat CMS model Llauris 3626 de 5 eixos, amb un eix X de 3.600 mil·límetres, un eix I de 2.600 i un eix Z d'1.200 mil·límetres, equipat amb una taula gran de treball de 3.120 x 2.020 mil·límetres. Aquest sistema permet treballar en tàndem o en una única taula de treball. Les portes automàtiques asseguren que l'operari estarà completament protegit de la zona de mecanitzat i un sofisticat sistema de subjecció per buit proporciona un amarri molt eficaç de la peça, un gran benefici per a aquest tipus de treball. Els dos eixos complets de rotació amb una potència de 12kW, la claveguera de 24.000 rpm, amb eines HSK i el cambiador d'eina automàtic de 8 estacions, garanteix una capacitat de cort excepcional.

Una dels avantatges particulars del capçal de la màquina CMS de 5 eix és l'únic mecanisme de fixació dels eixos giratoris, donant una major rigidesa en el mecanitzat en la manera 3 + 2 i 3 eixos. Com a conseqüència de la gran experiència de CMS en la indústria, la màquina està proveïda d'una protecció eficaç contra l'entrada de pols de fibra de carboni a les zones mecàniques i elèctriques, així com una campana d'extracció eficient que gira amb els moviments dels eixos en el capçal.

El control de trencament de l'eina es realitza mitjançant un làser para per garantir la precisió de mecanitzat i evitar col·lisions. Una sonda per radiofreqüència completa el paquet i proporciona la funcionalitat necessària per al posicionament de la peça i la inspecció.

A part d'augmentar la precisió amb aquest enfocament, un altre gran avantatge és que tot el mecanitzat i la inspecció pot ser completada en la màquina CMS en un únic amarri i utillatge. D'acord amb el senyor Crosby, és impossible mantenir les toleràncies necessàries quan es mou la peça de l'utillatge, mentre que utilitzant múltiples utillatges o dispositius de fixació i control portaria molt més temps.

El primer grup de disset components produïts amb aquest mètode es va subministrar a un dels equips de F1 i va ser muntat en el cotxe sense haver de repetir el treball.

Era la primera vegada en la història de la companyia Crosby que havia succeït que el primer conjunt de peces de composite fos completament homologat per a muntatge.

“Des de llavors hem utilitzat en l'empresa aquest sistema de verificació tant com ens a estat possible”, afirma Crosby. “Aquest sistema assegura que puguem trobar errors abans que arribin les peces als nostres clients. En aquests sis mesos des que comencem amb aquest enfocament, només hem tingut una peça rebutjada i va anar a causa d'un forat d'una grandària inferior. “Seguirem utilitzant aquesta tecnologia per fer les coses millor i amb major precisió”, conclou el senyor Crosby.