Resumen de innovaciones y nuevos desarrollos en las áreas de máquina-herramienta, herramientas de precisión, accesorios y servicios

Las ferias pueden ser muy útiles a la hora de adivinar las tendencias por las que progresan las tecnologías. En marzo se ha celebrado la feria Maquitec, sobre la cual informaremos en nuestro próximo número, y en el mes de junio del año pasado tuvo lugar la Metav Düsseldorf 2006, la Feria Internacional de Tecnologías de Fabricación Automatización. Allí se pudieron ver numerosas innovaciones y nuevos desarrollos en las áreas de máquina-herramienta, herramientas de precisión, accesorios y servicios.

La integración de sistemas y la automatización en la fabricación fueron los temas principales. Las nuevas tendencias tecnológicas se observaron en los campos de máquina y precisión de herramientas y también en las crecientes soluciones que contribuyen a optimizar las características de la máquina de los procesos de fabricación. Aspectos como mejorar la precisión de los sistemas de integraciòn, la precisión del mecanizado y reducir los costes fueron puntos clave, así como nuevas aplicaciones como la fabricación en miniatura de bombas para tecnologías de dispositivos médicos.

Con la lectura del evento praxis+tendencias, Metav Düsseldorf 2006 ofreció por primera vez una plataforma de discusión para desarrolladores y científicos bajo el lema “Simulación- una inversion en el futuro”.

Existen actualmente en el mercado multitud de soluciones para la fabricación y automatización. “Innovación en detalle” se reflejó por ejemplo con innovadores casquillos para motores directos o casquillos especiales listos para su montaje en el husillo para sistemas de producción completos.

Debido a su alto nivel de precisión, este sistema de casquillo optimizado alcanza una capacidad de carga mejorada. Importantes funciones como medición, sellado, lubricación están integrados, lo cual lleva a menores interfaces y a una mayor precision. Otras ventajas incluyen un menor espacio ocupado, montaje sencillo y un mayor número de piezas de mantenimiento. Son características que pueden llevar a un incremento de las revoluciones del husillo o ciclos de vida más largos. Las unidades de casquillos de husillo listos para el montaje son extremadamente compactas, permitiendo a los fabricantes de máquina-herramienta integrarlos a los sistemas de una forma rápida y eficaz. Las máquinas se vuelven más compactas, rinden más y son más económicas. (Por ejemplo: Schäffler KG, Herzogenaurach, Germany).

La reducción de costes en sistemas puede lograrse por el uso de células robotizadas flexibles. Los robots utilizados permiten un rápido ensamblaje de grupo de componentes complejos así como operaciones de mecanizado, que se suplementan por procedimientos de ensamblaje y test (Por ejemplo: Haindling-Tech Automations-Systeme GmbH, Stuttgart/Möhringen, Alemania).

Un coste de reducción potencial se ofrece por los conceptos de automatización utilizando un cambio de pallet especial y más almacenes de herramientas para piezas independientes o series cortas (Por ejemplo. Hermle AG, Gosheim, Alemania, representada por Delteco).

En Metav una compañía mostró una herramienta hidrostática para la compactación de superficies en el laminado de piezas complejas de paredes delgadas. En colaboración con el Laboratorio de Máquina-Herramienta (WZL) de RWTH en Aachen, se logró, mediante una configuración especial de la herramienta, aumentar la resistencia de los rodillos.

El uso de esta herramienta incrementa la calidad de la superficie y la dureza mientras reduce la tensión inherente. Estos factores tiene una decisiva influencia en los ciclos de vida de piezas bajo tensión dinámica. (Por ejemplo: Ecoroll AG, Celle, Alemania).

Con una duración mejorada se está produciendo un incremento en el uso del laminado, por ejemplo, en fabricación de coches deportivos y comerciales así como en la industria aerospacial.

En el segmento de las herramientas, se presentaron los últimos desarrollos en revestimiento para incrementar la vida útil de las herramientas, que también mejoran la capacidad del mecanizado y perfomance con sistemas completos de máquina- herramienta. En la práctica, esto significa que el revestimiento Balinit Helica basado en AlCrN permite taladrar más agujeros, al mismo tiempo que se reducen los tiempos del taladrado. La estructura multicapa lograda mediante el proceso PVD (Physical Vapour Deposition) asegura alta resistencia a la cizalla y un desgaste homogéneo, a la vez que se caracteriza por su alta resistencia al rasgado y tenacidad. La excepcional suavidad de la superficie facilita excelentes descargas de la viruta. El revestimiento “Balinit Helica” se caracteriza por una mejor resistencia al desgaste que revestimientos comunes de titanio alumino nitruro, permitiendo a la industria del automóvil fabricar transmisiones de una forma más rentable. (Por ejemeplo: Balzers Verschleißschutz GmbH, Bingen, Alemania).

Cada aplicación específica tiene sus propias exigencias en lo que se refiere a los portaherramientas. En la Metav se presentaron varias soluciones para una variedad de procesos, todas ellas con el objetivo de asegurar la mejor fuerza de amarre.

Por ejemplo, se ha desarrollado un sistema portaherramientas para fresar HSC que garantiza un mecanizado de alta precisión a revoluciones de husillo de hasta 60.000/min. Especialmente sugerente es la forma compacta, el diámetro (a partir de 0,3 mm) y la óptima amortiguación de la vibración. También se presentaron sistemas portaherramientas para mecanizado con lubricación mínima. (Por ejemplo: Schunk GmbH & Co KG, Lauffen/Neckar, Alemania).

Además de las herramientas y los portaherramientas, los husillos de alto rendimiento permiten un mecanizado preciso. El ejemplo de un nuevo husillo de alta frecuencia, muestra que el portaherramientas HSK25 puede ser utilizado incluso a una alta velocidad de 75.000 rpm. Tales husillos de alta frecuencia contribuyen decisivamente a los procesos de alta precisión con herramientas más pequeñas en la fabricación de moldes y matrices o en el rectificado de alto rendimiento. (Por ejemplo, GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co KG, Nürnberg, Germany)

La amplia variedad de sistemas de husillo presentados en Düsseldorf en la Metav 2006, mostró la importancia de hacer la elección correcta para cada aplicación. Esta decisión a menudo marca la diferencia entre el éxito y el fracaso en el proceso de mecanizado. Cada aplicación- sea en la fabricación de moldes y matrices, en la producción en masa o en la industria aerospacial- genera exigencias concretas de husillos motorizados. El objetivo es siempre alcanzar una construcción dinámica pero a la vez rígida, con un rendimiento elevado, que sea válido para el volumen de mecanizado del cliente. Aquí también, es necesaria la innovación en detalle.

El elevado peso del husillo y de los sistemas portaherramientas, incluyendo las herramientas, no deben ser obstáculo para posicionados de forma rápida y precisa. Un cabezal de fresado de 600 kg, por ejemplo, se acelera mediante un motor directo y luego se frenan, durante lo cual se tiene que poder controlar hasta seis veces su par nominal.

Con aplicaciones adicionales, como el frenado, se asegura un máximo de seguridad operativa para el sistema. Guiando el cabezal de fresado con un husillo a bolas e integrando el engrane en el motor, se puede conseguir una rigidez estática y dinámica elevada entre el husillo y el motor. De esta forma se incrementa la capacidad de aceleración, precisión de posicionamiento, la repetibilidad y la duración. (Por ejemplo: Servax Landert Motoren AG, Bülach, Suiza).

Trasladar las innovaciones directamente para incrementar la productividad y mejorar la precisión, flexibilidad y fiabilidad son los objetivos de los fabricantes de máquina-herramienta, pero también los de sus clientes. Para alcanzar estas metas, los siguientes detalles técnicos deben ser tenidos en cuenta durante el desarrollo: el incremento de la productividad se alcanza mediante una alto par y un alto rendimiento del husillo en combinación con altas velocidades y revoluciones del husillo. Un aumento de la rigidez, por ejemplo en la transmisión de avance, puede realizarse mediante un husillo con bolas circulantes pretensionado con tuerca accionada. La extensión longitudinal debe ser automáticamente compensada. Se ha comprobado que el posicionamiento central y simétrico de cabezales en el montante de la máquina es lo mejor para estabilidad térmica. Los casquillos del husillo pueden ser lubricados mediante un mínimo volumen de lubricación. La flexibilidad se alcanza mediante varias escalas de automtización, ambas para la producción en masa e individual de piezas.

La confianza de tal máquina puede incrementarse mediante programas de mantenimiento simples y de fácil manerjo. Un sistema de monitorización remoto facilita un diagnóstico de errores efectivo. (Por ejemplo: Pama S.P.A, Rovereto, Italia).

La dinamización de los motores continua dominando el desarrollo de máquinas-herramienta con el objetivo de incrementar la productividad. Equipar fresadoras de pórtico con motores lineales es una prueba de ello. El fresado de HSC con pequeños diámetros de herramienta se logra con elevados avances de hasta 60 m/min y una alta velocidad de las revoluciones del husillo de 35.000 rpm-1, permitiendo eliminar volumenes de viruta de hasta 6,000 m3/min con aluminio.

El uso de motores torque para mesas de trabajo rotatorias y ejes basculantes permite la realización de una rotación de ejes altamente dinámicas. Para alcanzar valores de altas aceleraciones en la rotación y la translación de ejes, se debe tener una bancada de construcción suficientemente rígida, que se puede obtener con una cama de fundición gris y paredes soldadas, así como con un pórtico y una guía Z soldados. (Por ejemplo. F. Zimmermann GmbH, Denkendorf, Alemania).

Con las máquinas y herramientas apropiadas, los fabricantes de maquinaria pueden penetrar en nuevos mercados, más allá de las aplicaciones clásicas, mecanizando por ejemplo materiales muuy duros. La tecnología de dispositivos médicos ofrece un buen ejemplo de esto. Además de los implantes dentales, pins para fracturas óseas y articulaciones de cadera, hay ahora numersosos nuevos productos que pueden ser fabricados en máquina-herramienta. La superficie de una prótesis de cadera de cerámica se suaviza y se moldea perfectamente para adaptarlo a la anatomia humana usando una herramienta de diamante. También pertenecen a esta gama de productos las agujas de titanio de alta calidad, pins conectados y piezas para bombas en miniatura utilizados para cirugía del corazón. Además, también se fabrican las herramientas y componentes especiales para máquinas de envasado destinadas a la técnica médica (por ejemplo, para la fabricación de ampollas). Otras aplicaciones incluyen la soldadura por láser de bombas para corazones ya la inscricpión láser que facilita la identificación del producto.

La industria aerospacial es otro campo de aplicación adicional. Aquí, el desafío especial es el control de componentes de grandes dimensiones. Su precisión en el terreno de las micras abre la puerta a nuevas perspectivas para las tecnologías de fabricación.

Desde el punto de vista de los procesos aparecen nuevos métodos como la combinación de un proceso de ultrasonidos y de fresado, o láser y fresado. La tecnología ultrasónica permite la producción de lentes precisas de vidrio y corindón. Mediante una excitación de alta frecuencia se obtiene una vibración activa de la herramienta, que hace que la herramienta de diamante pulse verticalmente hasta 48.000 veces por segundo, dependiendo del tipo de husillo usado.

Esta excitación ultrasónica permite eliminar las partículas minúsculas de las superficies de una pieza de material frágil endurecido, hasta cinco veces más rápido que métodos convencionales. El procesado de precisión de materiales difíciles de mecanizar utilizando herramientas de diamante iguala así a un proceso de acabado y asegura una alta calidad de superficie. (Por ejemplo: Firma Gildemeister AG, Bielefeld, Alemania).

Alemania tiene la ventaja de su know how y de aplicaciones de alta tecnología, según se dijo en la feria. Las ideas innovadoras que se transforman de forma rápida en productos reales y procesos son los factores de éxito para incrementar la competividad.

La simulación de las características de la máquina y de sus procesos de fabricación en las primeras fases de desarrollo ganan importancia continuamente y se están volviendo una garantía para los líderes tecnológicos, a la vez que potencian la velocidad en el mercado global. En palabras de Rainer Müller, Vicepresidente, Investigación y Desarrollo de Siemens Automation & Drives en Erlangen, Alemania, "Quien empezó pronto está a la cabeza hoy”. Por primera vez en el marco de esta feria, expertos de compañías fabricantes de máquina-herramienta, proveedores de sistemas y científicos coincidieron en la jornada “'Fabricado tal y como se planeó!. El potencial de la simulación de máquinas- herramienta, procesos y producción” en el evento de Metav praxis+trends. El tema central fue el uso de las técnicas simulación para máquinas y procesos en el desarrollo así como las aplicaciones prácticas de las compañías.

Se demostró el potencial de las compañías -así como sus limitaciones- de varios métodos de simulación en el contexto de la rutina diaria de la industria de la máquina- herramienta. La eficacia de tecnología de simulación para la ingeniería mecánica se demostró usando una optimización de diseño de componentes estructurales como ejemplo. Además, la representaciones de industria mostraron cómo la simulación en la fábrica permite una mayor productividad mediante el uso de herramientas virtuales.

En el área de simulación multidisciplinar, se mostró la simulación del ciclo de vida completo de las máquinas-herramienta usando el ejemplo de un proveedor de sistemas. El objetivo aquí es mantener y continuar mejorando el nivel de calidad de producto, la máquina reliability y productividad.