Fresadoras CMS de alta velocidad para el mecanizado de materiales compuestos

Maquinaria Internacional es una empresa guipuzcoana especializada en ingeniería de sistemas de fabricación para el sector aeronáutico, automoción y empresas auxiliares. Desarrolla soluciones llave en mano con procesos integrados para el mecanizado de composites, aleaciones ligeras, resinas, latones y aceros. Una de sus principales representadas es CMS.

CBS, empresa italiana especializada en la fabricación de componentes para los sectores aeroespaciales, defensa y de automoción (coches deportivos de alta gama y de carreras), ha consolidado recientemente la alianza con CMS mediante la adquisición de su tercera máquina CNC, modelo Antares PX5.

Fundado en 1989 y certificado según ISO 9001/2000 desde 1998, CBS se ha ganado una muy buena reputación como proveedor, altamente calificado para las piezas de material compuesto, que tiene entre sus clientes marcas muy prestigiosas, tales como Aermacchi, Agusta, Recaro Aircraft Seatings, Ferrari, Lamborghini, Maserati, Momo, Oto Melara.

El crecimiento de esta empresa también ha ido aumentando gracias a su colaboración con la empresa CMS, que comenzó con el suministro de centros de mecanizado de 5 ejes a partir de 1999, y poco a poco ganó un papel estratégico en el negocio de CBS. El director de CBS, Luigi Peroni, relata brevemente la historia de su empresa: “En los años 90 nuestra producción consistía principalmente en paneles de composite y componentes en 3D acabados a mano —todo para el sector aeroespacial— obteniéndolos a partir de moldes suministrados por los clientes. Entrar en el mercado de la automoción implicó un aumento enorme en los volúmenes de producción y un aumento de los requisitos de calidad. Por lo tanto teníamos que pasar de una fabricación manual a una industrial. La ayuda de las máquinas CNC de 5 ejes de CMS nos permitió obtener mayor productividad y una alta calidad constante. Con el paso del tiempo la demanda aumentó y la producción requería un control más exhaustivo sobre el proceso de producción, un sistema mejor y más flexible que nos permitiera reaccionar más rápidamente a las necesidades del mercado. Así que decidimos iniciar la producción de moldes y modelos nosotros mismos”.

Fue en este punto cuando en CBS fueron capaces de apreciar y aprovechar el potencial de los productos y servicios de CMS; por medio de máquinas CMS ahora se está trabajando los modelos de resina o de aluminio, plantillas y piezas en material compuesto. Por ejemplo, el proceso de producción para la fabricación de un panel de fibra de carbono para un coche de altas prestaciones se compone de:

• La adquisición de las geometrías CAD del cliente.
• Procesamiento CAM y generación de trayectorias de la herramienta.
• Producción de modelos (macho o hembra) de resina epoxi en máquina CNC.
• La producción de los moldes para las piezas de fibra de carbono, amarre en el modelo, y polimerización autoclave.
• Fresado de las plantillas utilizadas para apoyar y sujetar con abrazaderas las piezas durante las operaciones de acabado.
• Curado de las piezas de fibra de carbono en el autoclave.
• Acabado de piezas en la máquina CNC: recanteado, taladrado, etc.

Gracias a las características dinámicas de las máquinas CMS se puede alcanzar la precisión, la repetitibilidad y la velocidad de corte necesaria, para obtener unos costos de producción competitivos. La inversión realizada en la máquina se amortiza rápidamente.

Esta es la mayor ventaja sobre las fresadoras y centros de mecanizado de metal tradicional. Las máquinas tradicionales de corte de metal salen perdiendo, en relación precio/rendimiento, cuando se trata de mecanizado de aluminio o materiales compuestos.

Además, las soluciones especiales previstas por CMS, para contener y extraer el polvo del mecanizado, la total seguridad del operador y la facilidad de trabajo en una categoría de máquina hecho a medida para el mecanizado de metales no férreos, son muy diferentes de las máquinas-herramienta tradicionales para metales.

Luigi Peroni llega a la siguiente conclusión: “Gracias a la alianza con CMS adquirimos una máquina muy competitiva que, junto con nuestra experiencia adquirida a lo largo de los años y nuestra profesionalidad, nos ha permitido alcanzar objetivos muy importantes. Desde 1999 —cuando compramos el primer centro de mecanizado— el volumen de negocios de CBS se ha incrementado en aproximadamente un 400% y nuestra capacidad competitividad nos impulsa a alcanzar metas cada vez más ambiciosas”.

Crosby Composites de Reino Unido ha invertido e instalado recientemente un centro de mecanizado CNC de la marca CMS modelo Ares 3626. El señor Crosby fundó su empresa hace 25 años y ha pasado toda su vida laboral en la industria del deporte automovilístico. Comenzó su carrera como ingeniero en marzo, cuando el uso de los materiales compuestos en los coches de carreras se introdujo por primera vez. “Era obvio que se trataba de una oportunidad muy grande así que creé mi propia compañía”, recuerda. “Comenzamos con métodos de ‘lay-up’ muy básicos, y pronto desarrollamos los medios y conocimientos para trabajar con ‘pre-preg’ y curado en autoclave”.

El señor Crosby introdujo el modelado en 3D y mecanizó con él alrededor de 8 años. Antes de eso, había pensado que los sistemas eran demasiado caros pero este mecanizado CNC y el CAD/CAM se convirtieron rápidamente en la forma normal de hacer las cosas. “Utilizando este tipo de tecnología es la única forma práctica de que la máquina haga repeticiones con el nivel de precisión que necesitamos”, agrega. “El mercado de la F1 en general requiere un máximo de ejecución de dieciséis partes. A menos que usted pueda ser muy eficiente, es difícil justificar el costo que produce todo el proceso de mecanizado”.

Hablando de la máquina recién instalada y el impacto positivo que está teniendo en el negocio, Crosby dice que “es importante que como empresa nos dotemos de las mejores tecnologías disponibles. Eso es exactamente lo que hemos hecho con esta nueva capacidad ofrecida por CMS, sabemos que ellos nos proporcionarán una tecnología de mayor precisión para fabricación del modelo ampliando nuestra competitividad y en segundo lugar, una alta capacidad de recanteado y mecanizado de la fibra de carbono con el que podemos obtener unos costos muy competitivos, tan crítico en el mercado actual”.

CMS UK realizó una planificación bien estudiada del proyecto integral para garantizar que todas las partes del proyecto fueran entregadas e instaladas en la secuencia correcta y en el momento adecuado para cumplir con los ajustados plazos solicitados por Crosby y dictado por la industria del deporte automovilístico.

El equipo instalado es el centro de mecanizado CMS modelo Ares 3626 de 5 ejes, con un eje X de 3.600 milímetros, un eje Y de 2.600 y un eje Z de 1.200 milímetros, equipado con una mesa grande de trabajo de 3.120 x 2.020 milímetros. Este sistema permite trabajar en tándem o en una única mesa de trabajo. Las puertas automáticas aseguran que el operario estará completamente protegido de la zona de mecanizado y un sofisticado sistema de sujeción por vacío proporciona un amarre muy eficaz de la pieza, un gran beneficio para este tipo de trabajo. Los dos ejes completos de rotación con una potencia de 12kW, el husillo de 24.000 rpm, con herramientas HSK y el cambiador de herramienta automático de 8 estaciones, garantiza una capacidad de corte excepcional.

Una de las ventajas particulares del cabezal de la máquina CMS de 5 eje es el único mecanismo de fijación de los ejes giratorios, dando una mayor rigidez en el mecanizado en el modo 3 + 2 y 3 ejes. Como consecuencia de la gran experiencia de CMS en la industria, la máquina está provista de una protección eficaz contra la entrada de polvo de fibra de carbono a las zonas mecánicas y eléctricas, así como una campana de extracción eficiente que gira con los movimientos de los ejes en el cabezal.

El control de rotura de la herramienta se realiza mediante un láser para para garantizar la precisión de mecanizado y evitar colisiones. Una sonda por radiofrecuencia completa el paquete y proporciona la funcionalidad necesaria para el posicionamiento de la pieza y la inspección.

Aparte de aumentar la precisión con este enfoque, otra gran ventaja es que todo el mecanizado y la inspección puede ser completada en la máquina CMS en un único amarre y utillaje. De acuerdo con el señor Crosby, es imposible mantener las tolerancias necesarias cuando se mueve la pieza del utillaje, mientras que utilizando múltiples utillajes o dispositivos de fijación y control llevaría mucho más tiempo.

El primer grupo de diecisiete componentes producidos con este método se suministró a uno de los equipos de F1 y fue montado en el coche sin tener que repetir el trabajo.

Era la primera vez en la historia de la compañía Crosby que había sucedido que el primer conjunto de piezas de composite fuera completamente homologado para montaje.

“Desde entonces hemos utilizado en la empresa este sistema de verificación tanto como nos a sido posible”, afirma Crosby. “Este sistema asegura que podamos encontrar errores antes de que lleguen las piezas a nuestros clientes. En estos seis meses desde que empezamos con este enfoque, sólo hemos tenido una pieza rechazada y fue a causa de un agujero de un tamaño inferior. “Seguiremos utilizando esta tecnología para hacer las cosas mejor y con mayor precisión”, concluye el señor Crosby.