Herramientas para una producción sostenible

En consecuencia, la sostenibilidad ha ganado importancia en diferentes campos de la vida cotidiana, negocios, transporte, urbanismo y producción. Sin ninguna duda, la producción debe ser sostenible. Actualmente, la exactitud de esta afirmación está ampliamente reconocida. Los procesos productivos consumen recursos naturales y energía y generan residuos y contaminación ambiental. Pero nosotros podemos mitigar este impacto ambiental negativo adoptando tecnologías de producción sostenibles.

El mecanizado sigue siendo un método primordial para la fabricación de máquinas y mecanismos. Por tanto, la cuestión de cómo hacer un mecanizado sostenible es ahora más importante que nunca. Una herramienta de corte tiene contacto directo con la pieza para darle la forma requerida, extrayendo el material sobrante en forma de virutas. ¿Puede ser una herramienta de corte un factor clave para aumentar la sostenibilidad? La respuesta a esta pregunta es, sin duda, un rotundo ¡sí!

Vista área de las instalaciones de Iscar en Tefen, Israel.

A pesar de su pequeño tamaño en comparación con otros elementos de un sistema tecnológico, como la máquina o los elementos de fijación, la herramienta de corte juega un papel fundamental en las prácticas de mecanizado sostenible. La acción de corte por la que se extrae el material durante el mecanizado es un proceso que precisa una gran cantidad de energía, por lo que el diseño de la herramienta de corte debe ser eficiente, en el sentido de reducir significativamente el consumo de energía.

No se debe menospreciar el impacto de las cualidades clave de las herramientas: las geometrías de corte avanzadas minimizan las fuerzas de corte, mientras que los sistemas antivibratorios eliminan las vibraciones que causan la oscilación de las fuerzas. Los excepcionales recubrimientos favorecen la lubricación, disminuyen la fricción y los eficientes sistemas de refrigeración reducen el calor generado con gran efectividad. Estos elementos, en conjunto, reducen sustancialmente el impacto del mecanizado en el medio ambiente.

En muchos casos, una herramienta de corte puede entorpecer el crecimiento de la productividad, limitando la plena realización y las capacidades de las máquinas modernas. Por tanto, las herramientas que garantizan una mayor productividad son cruciales en cuanto a la reducción del tiempo, del consumo de potencia de la máquina y de la emisión de gases de efecto invernadero (GHG). Estas herramientas de corte, fiables y de gran duración, disminuyen la frecuencia de sustitución de las plaquitas o de la propia herramienta, reduciendo así los tiempos de parada de máquina y mejorando en definitiva la eficiencia general del proceso productivo

Además, la utilización de herramientas de corte que proporcionan un mejor acabado superficial elimina la necesidad de realizar operaciones de acabado, por lo que la cantidad de material a extraer es menor. Como resultado, se obtiene un doble efecto: la reducción del tiempo de mecanizado y de materia prima.

Por tanto, el término “herramienta de corte sostenible” no es una moda pasajera, si no un concepto vital que se adopta e integra como un principio fundamental de la producción sostenible. Aunque el parámetro principal para analizar una herramienta es su rendimiento, actualmente el factor sostenibilidad es de suma importancia. Comprender los diversos aspectos del impacto de las herramientas de corte en la sostenibilidad determina en gran medida los requisitos de las herramientas modernas y define su desarrollo.

Un caso real que muestra cómo las herramientas Iscar mejoran la sostenibilidad del mecanizado.

¿Cómo puede una herramienta de corte mejorar la sostenibilidad del mecanizado? Una breve revisión de algunos productos Iscar nos ayudará a entenderlo. El concepto de diseño de herramientas con partes reemplazables contribuye significativamente a la utilización sostenible del material de corte (metal duro).

Los sistemas Iscar de herramientas con cabezas de metal duro integral intercambiables, como Multimaster y Sumocham, son un buen ejemplo de uso racional del metal duro sinterizado frente a herramientas integrales de metal duro. Además del enfoque tradicional del ahorro de material de corte, estos sistemas ofrecen otras ventajas relacionadas con la sostenibilidad. Estas dos familias, Multimaster y Sumocham, tienen una excelente repetibilidad, favoreciendo el principio ‘sin puesta a punto’. Esto quiere decir que la sustitución de una cabeza gastada no necesita ninguna operación adicional para ajustar los parámetros de la herramienta. Gracias a esto, el tiempo de parada de máquina se reduce significativamente.

Logiq-3-Cham es la evolución de la línea de brocas con puntas de taladrar intercambiables Sumocham. El parámetro que hace que Logiq-3-Cham destaque sobre los otros sistemas de taladrado son sus tres labios (figura 1), en lugar del diseño tradicional de brocas de dos labios. Esto permite aumentar el avance y la velocidad de corte hasta un 50%. Además de una mayor productividad, este nuevo diseño también aporta ventajas en cuanto a sostenibilidad, ya que reduce el consumo de energía y la emisión de gases de efecto invernadero.

El taladrado de agujeros de 16 mm de diámetro y 80 mm de profundidad en una pieza de acero de baja aleación es un buen ejemplo de ello. Con una duración de la herramienta de 500 agujeros, cuando se compara una broca de dos labios de otro fabricante con la Logiq-3-Cham de Iscar, el resultado es una duración del ciclo un 26% menor y una reducción en el consumo de energía del 19%. En consecuencia, las emisiones de CO₂ se reducen un 19%.

El diseño antivibratorio es fundamental para reducir el consumo de potencia, prolongar la duración de la herramienta y mejorar el acabado de la superficie generada. Iscar ha desarrollado soluciones antivibratorias aplicando diferentes principios, entre las que se encuentran mecanismos especialmente diseñados a este fin, como en las barras de mandrinar (figura 2), y geometrías de corte específicas para eliminar vibraciones.

En el caso de cabezas de fresado y fresas de metal duro integral, estas geometrías tienen hélice variable y paso diferencial, y filos de corte dentados para una acción eficiente de segmentación de virutas, en el caso de plaquitas intercambiables (figura 3). Además, estas herramientas y plaquitas garantizan un mejor control de viruta, aumentando el rendimiento del mecanizado. El excepcional diseño del asiento permite montar plaquitas de menor tamaño, por lo que se pueden utilizar cuerpos ya existentes, sin necesidad de adquirir uno nuevo. Esto no sólo reduce el gasto de materias primas, sino que también disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero.

La fabricación aditiva (AM) ha aumentado la sostenibilidad del diseño de la herramienta. En primer lugar, esta tecnología permite fabricar un cuerpo de herramienta con una forma muy cercana a la final, minimizando la necesidad de operaciones de acabado y reduciendo significativamente el consumo de materiales. Además, los conductos para refrigeración interna se pueden generar de manera óptima y fácil, mejorando el flujo de refrigerante a través del cuerpo de la herramienta y dirigido hacia la zona de corte.

Los ejemplos dados en este artículo ilustran cómo las herramientas de corte de larga duración y eficiencia energética tienen un impacto significativo en la sostenibilidad tecnológica. Estas herramientas no sólo reducen el consumo de potencia y los residuos generados, también contribuyen a un mayor ahorro de costes y una mayor protección del medioambiente.