Autopartista adopta el MAV para mejorar el herramental de sus operaciones de forja

Autopartista adopta el MAV para mejorar el herramental de sus operaciones de forja

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Por su propia naturaleza, las operaciones de manufactura son resistentes a cambios fundamentales en las estrategias de producción. Por tanto, cuando se reconfigura un proceso de producción de alto volumen, las consecuencias de un error de cálculo son tan serias que producen en los administradores la sensación de estar trepando por la rama más alta de un árbol. Con la mirada fija en el piso, los actores en este escenario sienten que trabajan sin red de seguridad.

TRW Automotive (St. Catharines, Ontario, Canadá) enfrentó este tipo de reto cuando los administradores del taller de herramientas de la división de sistemas de dirección y suspensión de la empresa, empezaron a investigar alternativas para el mecanizado de las matrices de forja. Esta investigación culminó con una inversión total de US$ 4 millones para iniciar un proceso de mecanizado de alta velocidad. Sin embargo, cuando la compañía inició su transición, esta tecnología era relativamente nueva y la selección de las máquinas-herramienta apropiadas era muy limitada. La red de soporte que existe hoy estaba totalmente ausente. Por esta razón, los gerentes de la compañía se vieron obligados a generar su propia estrategia para desarrollar las capacidades de esta tecnología.

TRW Automotive, octavo productor automotor del mundo, fabrica un amplio rango de equipo original y de productos posventa que incluye sistemas de frenos, piezas de chasis, sistemas de dirección, sistemas de seguridad para los ocupantes, componentes de motor y elementos de sujeción. Con más de 25.000 empleados en Norteamérica, la compañía registró en 2002 ventas por US$ 10,6 mil millones. La planta de St. Catharines emplea aproximadamente 800 personas, y sus operaciones diarias de forja completan tres turnos de ocho horas.

El ímpetu para cambiar el proceso de producción del taller de herramientas fue interno, generado por el aumento de la demanda de operaciones de forja. La compañía necesitaba reemplazar un sistema de producción maduro que ya no era suficientemente flexible para mantener el ritmo de estas operaciones. El proceso existente en la planta incluía la creación de patrones de todas las piezas forjadas, duplicar los electrodos a partir de estos patrones y mecanizar cavidades de matrices vía EDM. Esto requería el uso de un total de 12 electroerosionadoras de penetración, cinco duplicadores, un sistema de pulido y un número sustancial de operarios.

Una gran porción de las matrices mecanizadas por el taller de herramientas de TRW es utilizada para producir brazos de suspensión de automóviles, brazos superiores de control y ensambles de juntas de bolas. Estas matrices de impresión están expuestas a temperaturas muy altas en la producción continua de piezas a partir de piezas de stock forjadas y calentadas por inducción. Las matrices son mecanizadas en acero H13 con una dureza de 45 HRC. La planta de forja de la compañía opera con prensas verticales y horizontales.

La búsqueda de un proceso más eficiente llevó a la compañía a organizar una demostración en la cual las matrices de forja eran fresadas en máquinas de alta velocidad, como una alternativa al proceso EDM. Los resultados convencieron a la gerencia de que la compañía podía acelerar sustancialmente su proceso de producción de matrices. “La demostración probó, más allá de cualquier duda, que tendríamos la capacidad de cortar materiales endurecidos a velocidades de avance significativamente aumentadas”, dice el programador CNC Robert Chausse. Pero convencer a los empleados del taller de herramientas de adoptar una estrategia de mecanizado completamente nueva, resultó ser un proceso más gradual. A partir del momento en el que la primera máquina de alta velocidad de la compañía llegó a ser operacional, fue necesario un período de transición de aproximadamente un año antes que el taller de herramientas alcanzara su máxima producción.

Llegar al objetivo
Para TRW Automotive, cambiar hacia el mecanizado de alta velocidad implicó alterar las suposiciones básicas de los fabricantes de herramientas acerca de las capacidades de las máquinas-herramienta. Inicialmente, el concepto de que el metal podía ser removido con más eficiencia mediante nuevos tipos de herramientas de corte a velocidades más altas, fue difícil de aceptar para los operarios veteranos. Además, asignar los parámetros de velocidad y avance aplicables al mecanizado de alta velocidad parecía un golpe a las experiencias de los fabricantes de herramientas con herramientas de corte convencionales. Y poco después de instalado el primero de cuatro centros horizontales de mecanizado de alta velocidad, la compañía encontró algunos obstáculos que resaltaron momentáneamente estas dudas.

Primero, porque el mecanizado de alta velocidad no tenía en ese tiempo suficiente trayectoria, lo que obligó a TRW a ensayar con varios parámetros de mecanizado con el fin de determinar las condiciones óptimas para su proceso de producción. “Al principio estropeamos varios husillos porque creíamos que las máquinas podían trabajar de manera más agresiva de lo que realmente probamos que podían hacer”, cuenta Chausse.
Un segundo obstáculo durante esta primera etapa fue la limitada disponibilidad de herramientas de corte para máquinas de alta velocidad. “Sólo había unos pocos proveedores para estas herramientas y eran demasiado costosas, dice el coordinador del taller de herramientas Norm McLeod. Como después de varios meses aún no habíamos perfeccionado nuestro proceso de mecanizado, inicialmente compramos un número de herramientas que después descubrimos no iban a ser usadas”.

Este proceso inicialmente involucra decisiones sobre los diámetros y tamaños de herramientas de corte apropiados para las necesidades de mecanizado de la compañía. Mientras el proceso de mecanizado de alta velocidad se perfeccionaba, los administradores del taller de herramientas de TRW descubrieron que el rango de tamaños de herramientas necesario era menos amplio de lo que se esperaba originalmente. Pronto se hizo evidente que las herramientas de 1/4" y 1/2" de diámetro serían usadas en gran cantidad para la mayoría de los trabajos del taller de herramientas.

La compañía también necesitaba identificar un nuevo sistema CAD/CAM apropiado para el mecanizado de alta velocidad. “El software que utilizábamos en ese momento no podía generar las trayectorias de herramienta para el desbaste a partir de material de inventario. Nuestro software tampoco podía generar trayectorias de nivel-Z para operaciones de inmersión”, cuenta Chausse

Como resultado, dos años antes que el proveedor original de software desarrollara una versión apropiada, la compañía necesitaba encontrar un sistema alternativo y aprender a operarlo. Esto representaba otra piedra en el camino durante la fase de transición. Al tiempo que aprendían a operar las máquinas-herramienta de alta velocidad, el software y los controladores, los fabricantes de herramientas de TRW también tuvieron que integrar nuevos sistemas de manipulación de material y de administración de herramientas para soportar el nuevo proceso. Por ejemplo, en contraste con la práctica previa de tener personal del taller para cargar y descargar individualmente las EDM, el taller de herramientas instaló un sistema de pallets para transferir las matrices a su batería de centros horizontales de mecanizado.

Dadas las dimensiones de su propósito hacia el mecanizado de alta velocidad, los retos fueron muy grandes para TRW Automotive. “Una vez tomada la decisión, no había cabida para el fracaso”, dice Chausse. Con un fuerte soporte de la gerencia, de los sistemas de información, de ingeniería y de su veterano equipo de fabricantes de herramientas, la compañía creó un efectivo grupo multifuncional para desarrollar este nuevo proceso. Sin embargo, mientras avanzaban hacia el mecanizado de alta velocidad, la compañía tenía que enfrentar el reto de satisfacer las demandas de producción existentes. Por esta razón, la empresa inauguró su proceso de alta velocidad en la producción de matrices para una sola pieza, y luego lo extendió gradualmente a la línea entera de herramientas.

Los dividendos
Con esta exitosa transición, la compañía ha ganado algunas mejoras notables en productividad. El laborioso proceso de crear patrones y electrodos ahora sólo es un recuerdo; el tiempo total de producción de matrices en el taller de herramientas se ha reducido en 50 %. El número de pasos requeridos para fabricar herramental ha disminuido de nueve a sólo seis, y la eficiencia del trabajo ha mejorado sustancialmente. “Comparado con nuestro viejo método, hoy estamos en capacidad de producir más matrices con un número considerablemente menor de personas”, dice McLeod.

Estas ganancias expanden las opciones disponibles para planeación de producción y servicio al cliente. Los tiempos de ciclo más cortos para las matrices terminadas y remanufacturadas ahora le permiten al taller de herramientas adaptarse con más rapidez a los cambios en las demandas de producción. La reducción de los tiempos totales para la producción del herramental le ha permitido al taller de herramientas adoptar un esquema de producción justo a tiempo en la relación con el departamento de forja de la compañía. Esta flexibilidad no era posible con el proceso original EDM. Además, el taller de herramientas puede adaptarse más rápidamente a la evolución del diseño de piezas.

La transición de TRW Automotive, un ejemplo para las compañías metalmecánicas grandes y pequeñas, resalta la importancia de la investigación en nuevas tecnologías y de la generación de propósitos tempranos hacia los nuevos procesos. Los gerentes de la compañía comprobaron que no podían esperar hasta que las operaciones de forja enfrentaran serios inconvenientes en la satisfacción de las demandas de producción. Como preparación para satisfacer las necesidades que tiene hoy, la compañía necesitó iniciar la adopción de esta tecnología varios años antes, a pesar de los riesgos relacionados y las incertidumbres.

En la medida en que el personal aprendía más sobre la metodología y las exigencias del mecanizado de alta velocidad, sus dudas iniciales fueron reemplazadas por un considerable entusiasmo con la eficiencia de este nuevo proceso. Aunque los fabricantes que hoy adopten este proceso tengan aún que sufrir períodos significativos de ensayo y error, el más fácil acceso a sus recursos ha acortado la curva de aprendizaje y ha reducido los costos de iniciación.

En este sentido, los precios de las herramientas de corte para los procesos de mecanizado de alta velocidad de hoy representan tan sólo una fracción de aquellos que tuvieron que pagar los pioneros del uso de esta tecnología. Comparados con los precios actuales, por ejemplo, TRW Automotive tuvo que pagar cerca de ocho veces más por ciertas herramientas cuando empezó a utilizarlas en mecanizado de alta velocidad. Además, se ha ganado mucha experiencia en guiar varias aplicaciones de herramientas de corte para mecanizado de alta velocidad desde el momento en que la compañía inició su transición.

El éxito de TRW Automotive demuestra que la solidaridad de propósito y la flexibilidad de la organización representan la impronta de las organizaciones de manufactura que se adaptan con éxito y prosperidad en la arena de la competencia global. Sin embargo, mucho antes que los profesionales de la metalmecánica puedan identificar las ventajas de las nuevas tecnologías, deben ocurrir algunos cambios fundamentales en la organización y en la forma de pensar. Durante este proceso, es crucial que los miembros del equipo no perciban estos cambios como riesgos, sino como oportunidades para mejorar su sistema completo de producción. Para los administradores, el reto de guiar con seguridad la organización a través de estos cambios es, por lo menos, igual que orientar la tecnología.

© Reproducido de Modern Machine Shop con autorización expresa del editor.

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