Estructuras de matrices más fuertes para el sector de la automoción

Existe una gran demanda en matricería. Mediante el empleo de láser para las superficies de aleaciones con material de relleno se pueden conseguir piezas más robustas y resistentes al desgaste. Este proceso aumenta la vida útil de las matrices utilizadas en automoción en un 150 %.

Lentamente el punzón de metal se acerca a la pieza de la hoja de metal y la empuja a la prensa con una fuerza de varias toneladas, produciendo componentes de automoción en cuestión de segundos. Conocido como proceso de embutición profunda, este proceso de matricería especial se utiliza en la industria automovilística para formar piezas pertenecientes al cuerpo del vehículo en las formas requeridas. El proceso parece suave y delicado en la nave de producción, pero realmente se trata de una enorme sobrecarga para las matrices. Y es así debido a la alta presión generada durante la operación de presión, sobre todo en las matrices hombro. En estas áreas de matricería se deposita el material en la forma deseada, y son precisamente estas superficies las que tienden a desgastarse muy rápidamente. Para un funcionamiento correcto, las matrices requieren un mantenimiento periódico e incluso deben sustituirse en casos extremos. Esto puede suponer que caras máquinas de producción deban estar inactivas durante hasta una hora. Además, las matrices de prensado son muy costosas, únicas y fabricadas en materias primas especiales. Incluso las matrices que miden unos pocos centímetros cuestan hasta 600 euros.

Lo que los fabricantes necesitan son procesos que aumentan la vida útil de las matrices y reducen los tiempos de ajuste. Uno de estos métodos se trata de la deposición de metal láser. El haz de láser funde con cuidado la superficie de la matriz y el material de relleno para producir una capa local que proteja la superficie del desgaste. El proceso aumenta la robustez y la resistencia de la matriz de acero inoxidable en puntos críticos. El tratamiento de haz de láser se completa en fracciones de segundo. Lo que hasta ahora se ha echado de menos, sin embargo, es un proceso universal, reproducible para el uso industrial práctico. Esta deficiencia se ha solventado de mano de investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción IPT en Aachen junto con el fabricante de herramientas Mühlhoff Um- formtechnik GmbH y otros socios en el curso de un proyecto dentro de la Green Carbody Technologies Innovation Alliance (InnoCaT).

Investigadores han reconstruido una fresadora de cinco ejes que puede utilizarse para matrices de aleaciones automáticamente mediante láser. La máquina está insertada en el proceso de fabricación actual y aumenta la vida útil de las matrices en un 150%. El nuevo proceso también mejora la calidad de los componentes y posibilita ajustar mejor los tiempos, tal y como han mostrado los tests prácticos llevados a cabo en las instalaciones de Mühlhoff. Mühlhoff tiene su sede en el municipio de Uedem en Renania del Norte-Westfalia, al este de Alemania, y actualmente da empleo a más de 340 trabajadores, fabricando componentes de metal para la industria automovilística. El taller propio de la compañía suministra matricería a varios centros de producción.

Además de la máquina de deposición de metal láser, otra parte clave del sistema es el software CAx integrado (CA = informatizado). Este software permite controlar todos los procesos de tratamiento de superficie de láser de una manera clara y reproducible. Todos los parámetros de proceso necesarios se transmiten a la máquina sin la necesidad de interferencia alguna. Los procesos pueden simularse en detalle y optimizarse de forma avanzada en las operaciones de procesamiento actual.

En 2010, más de 60 socios de la industria e investigadores se unieron en InnoCaT con el deseo de llevar a cabo una investigación conjunta con innovaciones y sinergias dentro de la cadena de procesos de la automoción. El resto de tiempo, analizaron los complejos flujos de producción en su totalidad y desde un punto de vista de la eficiencia de fuentes, tomando en cada etapa desde la fabricación de herramienta al prensado, la construcción de los cuerpos de vehículos, y la pintura de las carrocerías. Los cinco proyectos de colaboración y 30 subproyectos han aportado soluciones técnicas y enfoques generales para aumentar la energía y la eficiencia de fuentes antes de finalizar la iniciativa a finales de verano.