Digitalización en el sector de mecanizado de metales

A pesar de las reticencias evidentes de muchos usuarios y de los intentos fallidos de establecer plataformas digitales, en 2024 la Industria 4.0 y el IIoT no son ningunos desconocidos para los sectores de fabricación de maquinaria y mecanizado de metales. Se dispone de todo lo necesario para abordar conceptos contemporáneos. Desde hace años existe con OPC UA y Umati una interfaz de máquina-herramienta universal y personalizada. Con las redes de campus 5G, se dispone de un potente estándar de comunicaciones móviles privadas para conectar en red máquinas y sistemas. Y los conocimientos técnicos también están ahí. Solo un ejemplo: proveedores de tecnología de control como Fanuc, Heidenhain o Siemens llevan tiempo demostrando las ventajas de la digitalización en el trabajo diario en sectores de fabricación relacionados. Por tanto, no es de extrañar que muchos participantes en una encuesta realizada entre los expositores de AMB también hagan hincapié en el tema de la digitalización.

“En la actualidad, el nivel de digitalización de los talleres sigue siendo alarmantemente bajo y, si acaso, se caracteriza por soluciones aisladas”. Esta afirmación de un participante en una encuesta entre los expositores de AMB de este año muestra la percepción del nivel básico de madurez digital en el sector de mecanizado de metales. Con demasiada frecuencia, en la construcción de máquinas e instalaciones se sigue diciendo: “Es solo cuestión de tiempo que el nudo se rompa…”

En la feria internacional de mecanizado de metales de Stuttgart de este año quieren demostrar que los enfoques integradores de la digitalización ya forman parte de la ecuación, sobre todo los proveedores de software.

Por ejemplo, Evomecs, fundada en 2015, conecta en red máquinas, sistemas y procesos de forma independiente de marcas y ubicaciones. Esta empresa con sede en Múnich se ve a sí misma como impulsora de la digitalización para contrarrestar la creciente presión a favor de la racionalización, la escasez cada vez mayor de trabajadores cualificados y la intensa competencia internacional. Las empresas que consigan poner en marcha hoy las medidas adecuadas tendrán más éxito como empresas de producción en el futuro, pero también serán más resilientes, ya que podrán ampliar su creación de valor a los modelos de negocio digitales.

El software Evomecs integra todos los componentes relevantes de una empresa de mecanizado, como sistemas ERP, sistemas CAM, preajustadores de herramientas, herramientas, piezas de trabajo, sistemas de almacenamiento, máquinas CNC y estaciones de trabajo manuales. El ecosistema así creado genera muchos datos de alta calidad sobre los procesos de producción de la propia empresa. En principio, estos datos también pueden utilizarse para el desarrollo de modelos de negocio basados o impulsados por datos, según la empresa.

En su opinión, las empresas manufactureras deberían producir con más rapidez y eficacia. La producción de pequeñas cantidades, en particular, conlleva un enorme esfuerzo de comunicación, administración y documentación, lo que también puede dar lugar fácilmente a costosos errores y daños en la producción y requeriría un alto nivel de conocimientos técnicos a lo largo de todo el proceso de fabricación. Evomecs está convencida de que las empresas necesitan optimizar, automatizar y, por tanto, también digitalizar, especialmente en vista de la creciente escasez de trabajadores cualificados.

El software Evomecs crearía un valioso tesoro de datos que, en principio, podría servir de base para una amplia gama de aplicaciones, como la inteligencia artificial. Los usuarios pueden generar a partir de la producción una información que puede utilizarse para optimizar los procesos. En Múnich se trabaja actualmente en conceptos que permitan el análisis de datos, la optimización de procesos, la planificación de previsiones y, por ejemplo, también el control de la producción activado por voz.

Start-ups y jóvenes empresas innovadoras también presentarán sus soluciones e ideas para la digitalización en AMB 2024. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

Las soluciones digitales también ofrecen un gran potencial de optimización en el corazón de la máquina, en el propio proceso de mecanizado. El modelado y las simulaciones optimizan el funcionamiento posterior y permiten mayores velocidades de corte y avance, así como una mayor vida útil de la herramienta. El proveedor de CAE Third Wave Systems ofrece entornos de prueba virtuales que reducen el tiempo de inactividad y hacen superfluas las pruebas de ensayo y error.

En AMB 2024, la empresa presentará innovaciones técnicas que acortan considerablemente los plazos de comercialización. Los visitantes pueden experimentar cómo una iteración virtual reduce significativamente tanto el número de ensayos como el de errores en comparación con los ensayos en la máquina. Todo ello conduce a un proceso de diseño para la fabricación bien fundamentado y centrado en “acertar a la primera”. Según la empresa, la menor mano de obra necesaria para el repasado manual con mecanizado reduce el tiempo de funcionamiento de la máquina en un 50%.

Sin embargo, entre los retos pendientes figura el de lograr que los usuarios comprendan plenamente la lógica estratégica que subyace al necesario cambio de mentalidad hacia una tecnología de simulación fluida y flexible. Al final, según la empresa, la tecnología de modelización y simulación de materiales específicos merece la pena. Los estadounidenses ya están recibiendo esta respuesta de las industrias aeroespacial, automovilística y de tecnología médica ortopédica.

La escasez de mano de obra cualificada hace que los procesos respaldados digitalmente sean cada vez más importantes. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

La digitalización también forma parte de la vida laboral cotidiana de Grob-Werke. En la edición de AMB de este año, en su opinión, la atención se centrará en el ciclo de la herramienta digital. Esto es especialmente importante para hacer frente al aumento de los costes de producción de forma significativa, según la empresa. Por este motivo, este año la división correspondiente de la empresa familiar de Mindelheim se dedica a la automatización de los procesos relacionados con las herramientas. A través de numerosas cooperaciones con fabricantes de sistemas de gestión de herramientas y dispositivos de preajuste, Grob ofrece a los usuarios la oportunidad de conseguir importantes ahorros de costes en la manipulación de herramientas de arranque de virutas. La solución de base se denomina GROB4TDX y permite digitalizar el ciclo de la herramienta a lo largo de todo el proceso de producción, independientemente del fabricante de la máquina. Según la empresa, se trata de un paso esencial hacia una producción rentable y que ahorre recursos.

Los mundos virtuales desempeñan un papel importante en la producción. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

Otro fabricante de maquinaria también hace hincapié, además del hardware, en las innovaciones en el ámbito digital. MTE Deutschland fabrica fresadoras de bancada y máquinas de columna móvil. En AMB en Stuttgart se expondrá fresadora de bancada fija SBM 8000. Se llama así porque la mesa rígida, que puede montarse por encima del suelo, garantiza un alto nivel de estabilidad básica. Sin embargo, en Montabaur se ha dado un paso importante hacia la digitalización en la industria manufacturera por otro motivo: esta máquina está equipada con el último sistema de control TNC 7 de Heidenhain. Una tecnología que ofrece funciones para aumentar significativamente tanto la eficacia como la productividad en el mecanizado CNC, según afirman. Los datos CAD/CAM se integran a la perfección, por lo que la programación de las piezas es más rápida y precisa. El manejo multitáctil intuitivo y la interfaz gráfica de usuario simplifican el funcionamiento y mejoran notablemente la experiencia del usuario. Además, el control TNC 7 ofrece una serie de funciones inteligentes, como la palpación automática de piezas y el apoyo gráfico en la alineación de portaherramientas. Estas funciones simplifican el proceso de configuración y optimizan los flujos de trabajo. Según el proveedor, el resultado es una mayor eficacia y precisión.

En 2024, los temas de Industria 4.0 e IIoT no son desconocidos para los sectores de fabricación de maquinaria y mecanizado de metales. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

Una empresa joven también tiene en mente agilizar los procesos de trabajo. Spanflug Technologies es una empresa derivada de la Universidad Técnica de Múnich y del Instituto de máquinas-herramienta y gestión industrial. Sus fundadores, Markus Westermeier y Adrian Lewis, siguen el enfoque de la plataforma: reúnen a empresas de fabricación que producen piezas en un flujo de trabajo digitalizado. La red cuenta ahora con más de 300 socios fabricantes cualificados de Alemania y Austria. En ella se promete a los usuarios encontrar el proveedor ideal para cada pieza CNC y producirla o entregarla en un plazo de seis días laborables. Como la preparación de presupuestos para piezas torneadas y fresadas también requiere mucho tiempo y recursos, la idea detrás del modelo de negocio era que automatizar las tareas administrativas podía ser mucho más fácil que optimizar la propia producción.

No obstante, las tareas complejas, como el cálculo automatizado para el mecanizado, no pueden completarse en poco tiempo utilizando modelos de IA ya existentes o componentes de software adquiridos. Esto requiere perseverancia y la combinación adecuada de conocimientos del sector y conocimientos tecnológicos.

En la actualidad, la plataforma ofrece dos accesos: una solución de adquisiciones para los usuarios y una solución de ofertas para los fabricantes contratados. La primera tiene como objetivo ahorrar costes y tiempos de producción en el mecanizado. Al utilizar la plataforma, los fabricantes se benefician de no tener que llevar a cabo complejos proyectos informáticos ni realizar grandes inversiones. Los fundadores están orgullosos de aunar las demandas de componentes con empresas de fabricación especializadas y sus más de 6000 máquinas. En su opinión, la plataforma digital permite el uso más eficiente de los valiosos recursos de la red, equilibrando cargas y evitando tiempos de inactividad.

Los conceptos digitales recorrerán la exposición como un hilo conductor, vinculando las máquinas herramienta y sus sistemas de control, las soluciones de automatización para todos los aspectos de las máquinas, la tecnología de medición integrada y la robótica colaborativa. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

En AMB, Spanflug presentará una versión ampliada del software, que ofrece un plan de trabajo, además de plazos de producción y precios. Por un lado, esto facilita la comprensión del cálculo, ya que los costes y tiempos de producción calculados automáticamente pueden verse desglosados por pasos de trabajo. Por otro lado, los usuarios reciben un apoyo aún mejor en la preparación del trabajo. “Este enfoque completamente nuevo significa que toda la información relevante para la producción, como las máquinas herramienta y los pasos de trabajo necesarios, ya está disponible en el momento de crear la oferta y se puede transferir fácilmente a los sistemas ERP”, explica Markus Westermeier, CEO de Spanflug.

En 2024, los expositores de la AMB seguirán presentando soluciones digitales para problemas analógicos. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

El Grupo Siemens vuelve a centrar su atención en las naves de producción de las empresas: la sustitución de máquinas en una planta de producción puede provocar cuellos de botella y retrasos en las entregas cuando la utilización de la capacidad es alta. Se trata de una situación que pone en un dilema a muchos jefes de producción: se necesita cuanto antes la nueva máquina con más capacidad y rendimiento, pero no hay tiempo para sustituirla. Puesto que no es infrecuente que sea necesario transferir cientos de programas CNC de sistemas de control antiguos a nuevos, incluso del mismo fabricante. Los ingenieros de Siemens se preguntaron cómo podía continuarse la producción sin interrupciones al sustituir una máquina existente. La herramienta de programación offline SinuTrain de Siemens ofrece una solución. Este ‘CNC virtual’ se comporta exactamente igual que el CNC real de la máquina: aquí funciona la misma versión de Sinumerik Operate que en la respectiva máquina futura, con los mismos datos de la máquina real. De este modo, la coherencia y la sintaxis de los programas CNC pueden comprobarse de antemano de la mejor manera posible.

Además, los usuarios de SinuTrain disponen exactamente de los mismos editores de CNC que existen en la máquina. De este modo, se pueden aprovechar los conocimientos de manejo y programación de los especialistas del taller para la preparación del trabajo. Como resultado, la máquina nueva se comporta exactamente desde el primer día igual que la máquina preparada virtualmente. Una solución que no sería posible sin el gemelo digital.

AMB se celebrará del 10 al 14 de septiembre. Foto: Landesmesse Stuttgart GmbH.

Las soluciones informáticas también optimizan el proceso de pedido de los materiales que se van a mecanizar. Como ejemplo, Bikar Aerospace: desde 2016, la empresa se ha posicionado como un centro de servicios del metal para la industria aeroespacial. Todos los servicios relacionados con la adquisición, preparación y entrega de materiales se ofrecen a través de un único proveedor. El objetivo es ofrecer una respuesta lo más rápida posible a las solicitudes de material y a la planificación de los usuarios. Una herramienta de seguimiento de contratos proporciona datos en tiempo real sobre los niveles de existencias y permite comparar constantemente las mercancías requeridas en los distintos emplazamientos con los niveles de existencias en Bikar. Este monitor de previsión garantiza una visión general segura de la cadena de suministro en todo momento. Esto permite a los usuarios reaccionar a tiempo ante las incertidumbres del mercado mundial. El objetivo es allanar el camino hacia el futuro digital del comercio del metal mediante el desarrollo de sus propias soluciones de software y la interconexión inteligente de sus sistemas.

Estos ejemplos con diferentes enfoques de la digitalización del sector del mecanizado de metales muestran la amplitud del mercado a pesar de algunas reticencias. Esto también quedará patente en la edición de este año de AMB, que se celebrará del 10 al 14 de septiembre de 2024 en Stuttgart. Los conceptos digitales recorrerán la exposición como un hilo conductor, vinculando las máquinas herramienta y sus sistemas de control, las soluciones de automatización para todos los aspectos de las máquinas, la tecnología de medición integrada y la robótica colaborativa. Así, la digitalización está impulsando el sector en el camino hacia una producción más sostenible y eficiente y en condiciones de competir a escala internacional.