El Boletín Octubre 2024

Mientras ANCA celebra 50 años de avances en la tecnología de fabricación de herramientas, Edmund Boland, Director General de ANCA CNC Machines, (Bayswater North, Australia), mira hacia el futuro de 5 a 10 años.​

¿Sólo una persona y un perro? 

La vieja historia de la fábrica del futuro poblada por un humano y un perro -el papel del humano se limita a dar de comer al perro, mientras que el perro se encarga de mantener al humano alejado de la maquinaria- se acercará a la realidad en el rectificado de herramientas. 

Como mínimo, según Boland, todo el proceso de producción estará conectado digitalmente, «desde la recepción de la materia prima, pasando por el paletizado, el grabado láser y la preparación de las piezas en bruto... hasta el rectificado de herramientas y cuchillas, la preparación de bordes, el recubrimiento y el envío de los productos acabados». Así, por ejemplo, cuando un trabajo concreto pase de la preparación del diámetro exterior a las rectificadoras de 5 ejes, las máquinas llamarán automáticamente al programa correcto para terminar de rectificar las herramientas. Todo estará también vinculado al sistema ERP y MES de la empresa, lo que proporcionará «muy buenos análisis de datos, para ayudar a tomar las decisiones correctas y mejorar los procesos». 

Los procesos individuales, como el rectificado del diámetro exterior o el acabado del chorro, suelen estar muy automatizados una vez configurados. Por tanto, lo que diferenciará a las empresas prósperas, en opinión de Boland, es el grado de automatización de esos procesos y el grado de automatización de la transferencia de material entre estaciones.  

«Un taller pequeño o mediano probablemente tendrá una persona que mueva y escanee físicamente, por ejemplo, un palé desde la máquina de OD hasta la máquina de cinco ejes. Pero digitalmente, la máquina de cinco ejes recibe un archivo que dice que está recibiendo estas piezas en bruto, y todo está vinculado con el sistema ERP. Lo mismo ocurriría si subcontrataran el recubrimiento. Digitalmente, envían esa información al recubridor, pero alguien mueve manualmente las herramientas de los cinco ejes al departamento de envíos. Mientras que en un taller grande, un carro robotizado haría los movimientos físicos». Este es el caso de los Sistemas Integrados de Fabricación (AIMS) de ANCA. 

Mejora de la preparación y la calidad 

Cuanta más automatización consiga un taller, dice Boland, más uniforme será la calidad de su producción y más podrán concentrarse sus trabajadores en resolver problemas aislados y mejorar todo el proceso, ayudados por la IA. «Invariablemente, habrá herramientas que estén fuera de tolerancia. Y alguien tendrá que preguntarse: '¿Por qué? ¿Qué tenemos que ajustar? ¿Hay algún problema con uno de los pasos de producción? ¿Está mal el programa?». 

Por tanto, las empresas competitivas dependerán de un número relativamente pequeño de personas altamente calificadas para resolver problemas. Estas personas dependerán a su vez del tipo de formación avanzada disponible en la Academia ANCA. 

Boland también prevé que el personal calificado siga desempeñando un papel importante en la instalación de máquinas, aunque también se avecinan cambios en este campo. «Por ejemplo, la tecnología como las lunetas tendrán sensores y la capacidad de hacer ajustes automáticos». 

La compensación automática para corregir errores detectados durante el proceso ya es una realidad, y esta capacidad no hará sino mejorar, añade Boland. Por ejemplo, con la tecnología actual, si la máquina carga una pieza en bruto torcida, el palpador detecta el error y el problema de rectificado se ajusta automáticamente para producir una herramienta satisfactoria. Pero «sigue siendo necesario comprobar manualmente la primera pieza, sobre todo si se trata de un nuevo tipo de herramienta. Después, el sistema puede hacerse cargo. 'Primera herramienta correcta' ya es nuestro gran mantra. Hay que poder medir la primera herramienta y, si es incorrecta, poder compensarla». 

Un factor que contribuye a ello es la capacidad cada vez mayor de los dispositivos de medición interna. Boland observa que sus láseres de nueva generación pueden medir en presencia de niebla de refrigerante e incluso algo de aceite residual en la propia herramienta. Los sistemas de visión siguen requiriendo la colocación y retirada manual tras su uso, pero «eso va a cambiar». Los sistemas de cámaras requieren mejor ventilación que los láseres, pero hay soluciones. Un robot puede soplar los restos del entorno dentro de la máquina justo después del rectificado. O se puede utilizar un robot para introducir la cámara en la máquina desde un lugar externo». 

Al mismo tiempo, crecerá la lista de características que pueden medirse internamente y compensarse automáticamente. En la actualidad son «cosas como el diámetro exterior, el perfil de la herramienta y la profundidad de la ranura. Dentro de poco podremos hacer más. Las roscas dentro de una fresa de roscar o un macho de roscar, por ejemplo. Una tierra K. O el corte. Siempre que se pueda medir dentro del sistema, se podrá compensar». 

Boland no cree que vayamos a eliminar la necesidad de máquinas de medición autónomas como la ZOLLER Genius, especialmente cuando se trata de medir características complejas. Pero prevé mejoras en la interacción entre estos sistemas y las rectificadoras de herramientas.  

La clave, explica, está en el establecimiento de protocolos de medición estandarizados para características geométricas específicas. «Hasta que no se creen estos protocolos de medición, ninguna rectificadora de herramientas podrá compensar una desviación medida. Por el momento, ANCA dispone de un conjunto estándar de mediciones para fresas y brocas más sencillas. Pero a medida que instalamos AIMS en toda nuestra base de clientes, también trabajamos con ellos para ampliar la gama de mediciones que podemos compensar. Estamos entrando en herramientas de perfil bastante complejas y en fresas de mango complejas, por ejemplo». 

Tolerancias submicrónicas 

No es ningún secreto que las tolerancias son cada vez más estrictas. Boland afirma que alcanzar niveles de precisión micrométrica, e incluso submicrométrica, será la clave para captar muchas aplicaciones futuras. La demanda de este tipo de precisión «crecerá, debido a las ventajas de estas herramientas de corte. Ya sea el acabado superficial de la pieza que se mecaniza, la vida útil de la herramienta u otros factores. Eliminar todas las pequeñas imprecisiones de la herramienta de corte eleva su rendimiento de forma significativa». 

Esta es también la razón por la que el mercado se inclina más hacia las herramientas redondas macizas, frente a las fresas indexables. «Los clientes quieren la rigidez de una herramienta redonda maciza y las ventajas de poder empujar la herramienta a la vez que consiguen un excelente acabado superficial», informa Boland. 

Para mantener unos niveles de precisión más elevados se necesitará algo más que las funciones de automatización, medición durante el proceso y compensación en bucle cerrado de las que hemos hablado antes. «Cosas sencillas, aunque caras, como el aire acondicionado», enumera Boland. «Los sistemas de refrigeración. Los tipos de muelas que se compran... No se trata sólo de la amoladora de herramientas y fresas. Es todo el sistema que la rodea. 

«Eliminar las vibraciones va a ser absolutamente fundamental. Ya no se podrá colocar un extractor de vaho directamente debajo de la cubierta. La unidad de aire acondicionado dentro de una máquina de herramienta va a ser muy importante. Porque si vibra, causará problemas». Así pues, un sistema central de refrigeración y un sistema central de extracción de neblina se convierten en requisitos imprescindibles.  

Aunque Boland prevé una demanda creciente de herramientas cada vez más precisas, también cree que seguirá habiendo demanda de herramientas de menor coste. Esto, sumado al coste inherente y a la dificultad de cumplir las tolerancias más estrictas, limitará la adopción de las mejoras que acabamos de comentar. 

Tendencias de los materiales 

El metal duro sigue siendo el material dominante en las herramientas de corte, pero el uso del PCD está creciendo rápidamente, según Boland. Así, el PCD podría alcanzar el 30% del mercado en unos 10 años. La cerámica también está despertando más interés, pero sigue siendo una parte pequeña. 

Asimismo, crecerá la necesidad de tecnologías de arranque de material distintas del rectificado. En la actualidad, la electroerosión por hilo y rotativa son las tecnologías predominantes en el campo de la electroerosión por penetración, pero la ablación por láser merece ser observada, afirma Boland. «Se trata sin duda de una tecnología emergente. Los clientes que ya tienen máquinas las utilizan no sólo para PCD, sino también para metal duro. En particular, las microherramientas se consideran ahora un potencial para la ablación láser, y los fabricantes de herramientas están obteniendo resultados interesantes.  

«En términos de PCD, la ablación por láser tiene sin duda sus ventajas sobre la erosión. No necesita refrigerante ni electrodos de cobre consumibles». Así que, aunque las máquinas sigan siendo un 40-50% más caras que la tecnología de la competencia, podrían ahorrar dinero con el tiempo debido a los menores costes de los consumibles. La ablación por láser también permite producir formas que no pueden crearse con la erosión, incluidas las características superficiales. En cambio, no tiene sentido para estriar herramientas de mayor diámetro. Por tanto, Boland no está seguro de que la ablación por láser vaya a ser a corto plazo algo más que una solución de nicho. 

Del mismo modo, no es probable que el mecanizado aditivo sustituya a más de unas pocas aplicaciones de arranque de material en la industria. Y su aplicabilidad a la producción de herramientas de corte parece limitada. «No creo que llegue a ser lo bastante eficaz en diez años. Pero podría servir para fabricar herramientas especiales, con canales de refrigeración internos imposibles de otro modo y ese tipo de cosas. También podría servir para crear herramientas de corte grandes y caras. Pero incluso si despega, no creo que sea lo suficientemente preciso como para eliminar la necesidad del rectificado de acabado». 

Otras consideraciones de mercado 

Dadas las eficiencias de producción que prevé Boland, cabría esperar que el reafilado muriera. Pero no sólo se aplicarán al rectificado las soluciones de automatización comentadas anteriormente, sino que Boland conjetura que la preocupación por la sostenibilidad seguirá haciendo de él un negocio viable. 

Al mismo tiempo, la mayor eficiencia lograda por los fabricantes de herramientas con visión de futuro creará expectativas en el mercado de plazos de entrega más rápidos, incluso para pequeñas cantidades de herramientas especiales. En palabras de Boland, «la capacidad de producir fácilmente herramientas especiales optimizadas para un trabajo específico es lo que será importante para nuestros clientes». 

Como era de esperar, el paso a los vehículos eléctricos está reduciendo la demanda de herramientas de corte en el sector de la automoción hasta en un 50%. Esto varía en todo el mundo, con Estados Unidos a la zaga en la adopción de vehículos eléctricos. También hay «aplicaciones crecientes fuera del ámbito de los VE que podrían estar compensando», afirma Boland, aunque es innegable que el impacto total de los VE será grande. 

«Y luego está la cuestión de dónde aterrizará la tecnología. Pero se trata más de un debate filosófico que factual. ¿Tomará el relevo el hidrógeno? ¿Regresará el combustible ultralimpio y dará una nueva vida al motor de combustión? ¿Quién sabe? 

Cambios en el servicio y la asistencia 

Boland predice que la IA «será un enorme mecanismo de mejora de la productividad en el futuro», en parte porque contribuye a avisar con precisión y antelación de los fallos de los componentes. Incluso puede pedir automáticamente la pieza de repuesto. De este modo, el mantenimiento preventivo se convierte en selectivo y eficiente, al tiempo que garantiza un tiempo de actividad casi ininterrumpido. 

Por el contrario, Boland señala que la automatización multimáquina hace intolerable cualquier tiempo de inactividad. «Los clientes pueden vivir sin una sola máquina durante uno o dos días. Pero si un sistema totalmente automatizado no funciona en un par de horas, el problema es grave. Por eso será importante poder responder con rapidez y las 24 horas del día. Habrá distintas tecnologías que lo permitan». Esto incluye diagnósticos remotos y predictivos, «para reducir la necesidad de tener una persona de servicio en sitio». 

Sea cual sea el futuro, seguro que será interesante. Y si Boland se equivoca en algo, siempre puede contar con su perro.  

8 octubre 2024