El incremento de productividad y de competitividad, factores clave en la decisión inicial

El siguiente artículo está basado en un trabajo presentado en Aerotrends - New Manufacturing Trends for Aeronautical Industries Organizado por HEGAN (Cluster de Aeronáutica y Espacio del País Vasco).

La fábrica de la empresa ITP en Zamudio (Vizcaya) está destinada a la fabricación de componentes de turbinas de gas. Cuenta con una superficie edificada de 33.002 metros cuadrados y en ella se fabrican diversos componentes de turbina, carcasas en titanio, superaleaciones de Ni, y otros materiales.

Dentro de la estructura de ITP Fábrica, existen células de fabricación especializadas, hasta un total de seis, Carcasas 1 y 2, Procesos Comunes, NGVs, Discos y Procesos no Convencionales.

Dentro de las áreas de soporte, el grupo de CAD/CAM CNC está compuesto por seis personas (Esteban Ruiz, Nerea Cuevas, Luis Azaola, Nagore Martín, Miguel Arce y Ángel Tarrio), cuyas principales funciones son las de proporcionar soporte, innovación y estandarización, así como contribuir a reducir el tiempo de desarrollo de los procesos, utilizando la filosofía del concepto QRM (Quick Response Manufacturing), respuesta a las necesidades de los clientes externos e internos a través de todas las áreas de la empresa, en este caso, durante los procesos de fabricación, reduciendo tiempos, incrementando la calidad y proporcionando respuestas rápidas y reducción de los costes.

El proceso de cambio desde la fábrica manual a la de CAD/CAM puede llevarse a cabo de dos maneras. A través de grandes pasos, realizando la automatización de la planta mediante un esfuerzo en tecnología además de consultoría, o a través de pequeños pasos. En ITP se recurrió a esta segunda opción, que se inició en 1998.

Había una serie de razones que nos impulsaban a adoptar CAD/CAM. Entre las más importantes se encontraba el incremento de productividad y el acceder a muchos mercados que estarían cerrados en el caso de no invertir en esta tecnología.

Entre los aspectos que se tuvieron en cuenta en la elección de un sistema CAD/CAM se encontraban los siguientes: seleccionar un único sistema para CAD y CAM para evitar errores entre el CAD y el CAM (en términos de intercambio de datos); buena relación con otros sistemas de CAD/ CAM (traducciones); sistema fácil de usar

El proyecto de implantación de CAD/CAM arrancó en 1998. En esta fecha teníamos dos licencias de CAD/CAM de Unigraphics y comenzamos con un proyecto en el F414 de General Electric. Durante la puesta en marcha del proyecto se realizaron postprocesadores, se dibujó todo el proceso en 3D, utillajes en 3D, herramientas de mecanizado, planos de fabricación y utillajes y se simularon todas las trayectorias de mecanizado antes de bajar los programas a máquina. En 1999 tras los primeros resultados pasamos a tener 6 licencias de CAD/CAM con las que se fabricó el TBH del Trent 500 de Rolls Royce. El año 2000 es el de la consolidación, con 17 licencias de CAD/CAM. Todas las piezas nuevas que se fabrican en ITP se realizan utilizando esta tecnología.

2002 es el año de la globalización, teníamos ya 46 licencias de CAD/CAM, en todos los programas se trabajaba con CAD/CAM (LM2500, Trent500, Trent700, Trent800, AS900, EJ200…) e incorporamos el TEAM CENTER, para la organización de los ficheros, más de 10.000, la documentación de piezas y útiles, etc.

En la fábrica de ITP, la mayoría de los procesos se simulan antes de ir al taller. Esto incluye mecanizados, verificaciones en máquinas CMM, aportes de material, soldadura… Con esta filosofía, realizamos la creación de los dibujos en 3D. La forma de crear es dibujar en Unigraphics el mismo proceso que luego se va a desarrollar en el taller.

Tras realizar los dibujos en 3D, realizamos todas las operaciones de lincado de la secuencia, de forma que si se introducen cambios en los diseños, éstos se apliquen automáticamente en los procesos de fabricación con CNC. En estos momentos previos, se ve con detalle lo que va ocurrir posteriormente en el taller.

Con Team Center se ha incorporado la firma electrónica. Cuando un plano o documento pasa por el proceso de firmas (realizado, comprobado, aprobado…) el fichero se libera y nadie puede modificarlo.

El Team Center se ocupa también de guardar el histórico, control de accesos, reglas de nomenclatura, gestión de revisiones y sincronizar las listas de materiales. Y ahora debido a su control se ha iniciado cometer la disminución paulatina de uso del papel, para llegar al Paperless.

Una vez mecanizada la pieza, esta es medida en una máquina tridimensional

¿Qué conseguimos con el dibujo de utillajes CAD en 3D? Mejor comunicación con los proveedores tanto internos como externos ya que, a primera vista nos da mayor información un 3D que en un 2D, sin necesidad de ser un experto en la materia. A partir del 3D realizamos el 2D. Un objetivo es reducir la creación de planos 2D.

Los utillajes en 3 dimensiones podemos utilizarlos para la posterior simulación de mecanizados y verificaciones, de tal forma que se pueden detectar colisiones antes de que estas se produzcan. Se puede obtener el volumen y el peso del utillaje, momentos de inercia, comprobar si va a caber en la máquina de mecanizado…

Con la creación de una base de datos de elementos de amarre comerciales como tornillos, muelles, tuercas, bridas... y de los elementos estándares que se utilizan dentro de ITP, consigue reducir el tiempo de diseño. Y mediante el uso de atributos, se consiguen listas de materiales automáticas evitando errores. El objetivo es que la creación de un utillaje en 3D se convierta en un “juego” como el Lego. Y a partir de aquí, realizar el menor número de planos en 2D como sea posible.

Se aplica en procesos como los de torneado y fresado de 3 y 5 ejes. Como hemos visto anteriormente, antes de llevar las piezas al taller se simulan. Primero se realizan las trayectorias de mecanizado en Unigraphics. CAM. Estas trayectorias pasan por el postprocesador, donde se traduce al lenguaje de la máquina, ya que dependiendo del control de la máquina se utilizará un lenguaje u otro. Todos los postprocesadores se hacen en ITP. En una tercera fase se simula en Vericut, el simulador de las trayectorias de mecanizado donde se observa si pueden surgir problemas y se evitan errores como la rotura de piezas (chatarras), trayectorias incorrectas, colisiones con la máquina, colisiones con utillajes y portaherramientas, errores en el postprocesador, clavadas y demasías en la pieza…, y la pérdida de tiempo que conlleva una máquina parada. Es nuestro seguro de vida.

Como nota importante, este software es capaz de proporcionar el tiempo de mecanizado óptimo u objetivo, para cada una de las operaciones.

ITP cuenta con la simulación de sonda Renishaw que comprueba y mide las diferentes cotas o características de las piezas dentro de una máquina CNC: diámetros exteriores e interiores, caras, espesores, ángulos…

En la fábrica de ITP, la mayoría de los procesos se simulan antes de ir al taller

Una vez mecanizada la pieza, esta es medida en una máquina tridimensional. El programa de medición es generado y simulado en SILMA (software de simulación y creación de programas CMM) antes de pasar por la máquina. Se realiza la simulación de movimientos, posibles colisiones, lo que permite ahorrar tiempo y el ahorro de posibles daños que pudieran ocurrir con las máquinas si no existiera esta simulación previa de trayectorias.

En definitiva, permite crear, optimizar y probar los distintos programas sin impactar en la producción del taller con paradas de máquina. El mismo concepto que en el CNC.

Creando los programas en SILMA se obtiene un sólo programa para múltiples máquinas con lenguajes diferentes, de esta manera se estandariza y se mejora en el intercambio de piezas entre una máquina y otra, sin necesidad de reprogramar, lo que ahorra tiempo y aumenta la flexibilidad.