Brindar es más fácil gracias a la impresión 3D - Robino & Galandrino

Los complejos elementos de la maquinaria de embotellado de vino se fabrican ahora en 3D con menos componentes y costes, además de contar con pesos reducidos.

La empresa

Robino & Galandrino se fundó en Canelli, la cuna del tradicional vino espumoso italiano, en la región de Asti. La empresa ha sabido crecer junto a las mayores empresas nacionales de producción de vino de la zona y se ha consolidado con éxito como fabricante de maquinaria de embotellado tanto en Italia como en el extranjero, abasteciendo a varios mercados de todo el mundo.

Para Robino & Galandrino ha sido fundamental el desafío constante de dar la mejor respuesta a cada problema del cliente, sugiriendo siempre nuevas soluciones tecnológicas y respondiendo con puntualidad, eficacia y flexibilidad a las necesidades cambiantes del mercado.

La necesidad

¿Cómo fabricar componentes con formas muy complejas?

Para automatizar los procesos de producción de vino, Robino & Galandrino construye máquinas para el dispensado, capsulado y atado automático de las botellas de vino espumoso y champán.

Como las botellas y los tapones tienen que estar cuidadosamente emparejados, las máquinas automáticas que producen deben ser capaces de coordinar los movimientos de los componentes individuales a lo largo de la línea. Esto requiere movimientos articulados que obligan a los ingenieros de Robino & Galandrino a investigar diseños de componentes con formas complejas

Con la máquina herramienta y los centros de mecanizado tradicionales no es posible obtener fácilmente estas geometrías, por lo que algunas operaciones de mecanizado implican múltiples pasos para producir una pieza acabada.

Por lo general, las piezas se componen de varios elementos y, por tanto, también presentan problemas de montaje, lo que alarga los plazos de producción y aumenta considerablemente los costes.

• Reducir el tiempo: Encontrar un sistema para reducir drásticamente el tiempo de diseño y producción tanto de prototipos como de elementos individuales acabados utilizados directamente en el funcionamiento de sus máquinas.
• Reducir el número de componentes: Reducir al máximo el número de componentes almacenados para acortar el plazo de entrega de una pieza y evitar que se quede obsoleta. Se trata de una necesidad fundamental, compartida por muchas empresas de fabricación o de maquinaria automatizada.
• Reducir el peso: Eliminar las limitaciones del diseño mecánico para disponer de piezas con pesos reducidos. Las máquinas de Robino & Galandrino están sometidas a ciclos de trabajo prolongados y esta dinámica obliga a los diseñadores a fabricar piezas con formas especiales para reducir su peso.

La solución

Impresión 3D para simplificar y aligerar

Hace un par de años, Robino & Galandrino empezó a plantearse la posibilidad de incorporar al diseño y al flujo de producción de su maquinaria tecnologías alternativas a los procesos de mecanizado tradicionales utilizados hasta entonces, entre ellas la fabricación aditiva. En ese momento, recurrió a 3DZ, distribuidor líder de diversas tecnologías de impresión 3D.

Con el fin de satisfacer tanto la necesidad de producir fácilmente componentes funcionales con formas complejas, como de obtener un alto rendimiento mecánico, 3DZ recomendó a Robino & Galandrino dos impresoras 3D complementarias. En la actualidad cuenta con una impresora SLS de polvo de plástico en su flota Fuse 1+ 30W de Formlabs y una impresora de filamento Mark Two de Markforged.

En primer lugar, fabricó prototipos de los componentes con materiales resistentes para realizar pruebas funcionales y, en poco tiempo, empezó a utilizar las mismas impresoras para la producción de piezas finales. Estas piezas impresas en 3D se insertaban directamente en las máquinas.

Dado el uso continuo de piezas impresas en 3D, se creó en la empresa una división dedicada al diseño y la producción de piezas mediante tecnologías de fabricación aditiva.

La introducción de la impresión 3D en las distintas fases de la empresa dio respuesta a todas las necesidades identificadas previamente.

“Empezamos a rediseñar los elementos sin preocuparnos de que las formas fueran demasiado complejas e inviables o costaran demasiado. Fue posible fabricar componentes que antes constaban de varios elementos, en una sola pieza. Como ya no era necesario tener existencias, fuimos mucho más rápidos a la hora de obtener componentes, incluso con variantes solicitadas por los clientes", señaló Flavio Clarillo, director técnico de Robino & Galandrino.

Las ventajas de la impresión 3D: algunos ejemplos de elementos realizados

Mario Bianco, director técnico del nuevo departamento de impresión 3D, comparte detalles de algunas de las piezas que se montan en diversas máquinas producidas por Robino & Galandrino, ilustrando las ventajas de los nuevos métodos de producción para cada pieza.

Reducción del número de componentes y optimización del espacio ocupado

Retractor de manguito

Pieza dedicada a ensanchar y disponer una película termoplástica sobre las botellas a lo largo de su recorrido en el interior de la máquina.

Antes esta pieza estaba formada por 2 elementos separados: la parte inferior obtenida a partir de una barra de armadura y la parte superior obtenida a partir de una placa. Estos dos componentes tenían que ensamblarse mediante mecanizado y ajuste en el momento del montaje porque la máquina herramienta no podía manejar las geometrías complejas para formar correctamente la película termoplástica.

Ahora: La ventaja de utilizar impresoras 3D para esta pieza es que es posible crear geometrías complejas en un solo elemento que hace el mismo trabajo que las dos piezas ensambladas, optimizando las dimensiones totales.

En el caso de objetos demasiado grandes para el volumen de trabajo de la impresora, se pueden prever sistemas de enclavamiento.

Para Bianco: “Además de obtener una pieza con mejores características, también se ha producido una importante reducción de costes debido a la ausencia de la ya innecesaria fase de montaje y posterior ajuste. Se trata de un elemento que se sustituye en nuestras máquinas para cada formato, para los distintos tipos de botella o para las exigencias de cada cliente”.

Reducción de los pasos de procesamiento

Campana de distribución de cápsulas con muelles integrados

PRIMERA: Inicialmente, Robino & Galabrino partieron de un molde de ABS, para fabricar un elemento semiacabado que luego se mandrinó girando a lo largo de los perfiles internos para ajustarlo al diámetro real de las cápsulas que se colocarían en la botella de vino. También se insertó un pequeño muelle en el interior de la campana para crear la fricción correcta para sostener la cápsula en su interior.

AHORA: Utilizando la tecnología SLS, se rediseña la pieza para que se pueda imprimir ya agujereada, y el muelle se fabrica directamente en la fase de impresión diseñando pequeños elementos dentro del rebaje de la pieza que permanecen flexibles, lo que permite sujetar las cápsulas en su interior. También se hacen unas pequeñas ranuras que permiten aprovechar los flujos de aire para optimizar la inserción de los elementos en el interior.

Mario Bianco resume así las ventajas: “Hemos pasado de un proceso que implicaba un premoldeado, un segundo mecanizado con máquina-herramienta y un posterior ensamblaje de los elementos metálicos, al actual, en el que se produce un único componente que sale directamente de la impresora, se cepilla, se lija y queda listo para su inserción en la maquinaria. Esto ha supuesto una reducción de costes y hemos obtenido un objeto con mejores características“.

Elementos personalizados a coste reducido

Válvula de corte de flujo de aire controlada mecánicamente

Se trata de un elemento muy complejo. La necesidad consistía en disponer de válvulas para dividir los flujos de aire y que pudieran realizar los movimientos previstos a velocidades mecánicas muy elevadas.

Utilizando una combinación de elementos moldeados con filamentos reforzados y polvos plásticos, los ingenieros de Robino & Galandrino crearon un nuevo y exitoso diseño partiendo de cero.

Mario Bianco explica: “Empezamos fabricando el cuerpo y el interior de la mariposa en PA12 con la Fuse 1+ 30W, combinando dos pequeños ejes de acero, mientras que la palanca de control está hecha con Mark Two de Markforged en fibra de carbono para soportar los golpes que recibe a través de este cojinete cuando la válvula realiza hasta 20.000 ciclos por hora. Combinando estas dos tecnologías, pudimos tener una válvula a medida que cumple nuestros requisitos, lo que en caso de hacerse con un molde, habría sido muy costoso. Incluso el simple desarrollo de una válvula así habría sido muy difícil”.

Distribuidor de aire

Antes: Se fabricaba con un tubo de acero calandrado que se perforaba y se conectaba a aire comprimido para sostener las cápsulas durante una fase del proceso. Era un elemento muy sencillo.

Ahora: Con el uso de la tecnología SLS, este elemento se ha revolucionado por completo. En la fase de diseño, se incluyó una rama para soportar mejor las cápsulas, ya que es capaz de dirigir el flujo de aire según sea necesario.

Para Mario Bianco: “Hemos cambiado completamente nuestro método de trabajo y ya no tenemos problemas de montaje y adaptación. Antes, adaptar un tubo de acero soldado era una tarea difícil“.

El apoyo de 3DZ

El apoyo de 3DZ permitió a los responsables de Robino & Galandrino elegir qué tipo de impresoras 3D eran las más adecuadas para producir las piezas que componen su maquinaria.

Tras un conocimiento detallado de las características necesarias para fabricar piezas que cumplieran los estándares y objetivos que la empresa se había marcado, 3DZ propuso varias opciones para permitirles tomar una decisión informada.

Según Flavio Clarillo: “Los expertos de 3DZ nos orientaron hacia las tecnologías que necesitábamos y nos acompañaron paso a paso en la introducción de la impresión 3D en la empresa. Hoy tenemos dos impresoras, una impresora de hilo de Markforged y una impresora de polvo de Formlabs, y hemos creado una división de la empresa dedicada al diseño 3D y a la impresión 3D.

Tras elegir las tecnologías ideales, la relación de 3DZ con Robino & Galandrino no terminó, sino que continuó con el soporte técnico certificado del equipo de 3DZ necesario para garantizar que las impresoras estén siempre listas y puedan trabajar a pleno rendimiento.