Carl Zeiss de México mejora la producción de sus lentes con el uso de mecanizado de precisión

Carl Zeiss de México mejora la producción de sus lentes con el uso de mecanizado de precisión

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Carl Zeiss Vision es un líder en el desarrollo de diseños de lentes para gafas, recubrimientos y materiales. El eslogan de la compañía es "Lo hacemos visible".

Por décadas, científicos, doctores, investigadores e ingenieros alrededor del mundo han confiado en la óptica de precisión de Carl Zeiss. Desde microscopios quirúrgicos y láseres, hasta telescopios y lentes usados en exploración espacial, pasando por lentes para gafas, Carl Zeiss es un experto en óptica premium.

Con sede principal de Estados Unidos en San Diego, California, la compañía es parte de la organización Carl Zeiss Vision International GmbH, con sede en Alemania.

La operación de Carl Zeiss Vision en México consiste en moldes de acero inoxidable, lentes de gafas para lluvia, y su distribución a clientes en todo el mundo. Ellos hacen moldes de lentes para gafas progresivas y bifocales, trifocales, pequeñas esferas (frente y posterior) y lentes semiacabados para monofocales.

Recientemente, Carl Zeiss Vision no sólo quiso mejorar la calidad superficial de los moldes que ellos estaban produciendo para sus lentes de gafas en policarbonato, sino que también querían repetibilidad en el diseño y mayor capacidad en su operación de moldes metálicos.

Requerimientos exactos
Los moldes de acero inoxidable para lentes en policarbonato progresivos, monofocales y aspheric, que fabrica la planta CZVM2 de Carl Zeis Vision son una ciencia exacta, debido a los requerimientos para los lentes. Pero para entender la precisión de los moldes, uno debe entender primero los tipos de lentes para gafas para los cuales se hacen.

Los lentes en policarbonato protegen la visión al obstruir asperezas y golpes. El material de policarbonato evita que los lentes se astillen. Estos lentes también son más livianos que el plástico estándar o el vidrio. La gente con prescripciones altas que usa lentes de policarbonato no sentirá el peso que se experimenta normalmente con lentes más gruesos.

El material de policarbonato también ofrece protección ultravioleta al 99% y, generalmente, viene con un recubrimiento resistente a los rayones.

Los lentes progresivos normalmente se prescriben para adultos mayores con problemas de enfoque ocasionados por presbicia o endurecimiento del lente natural del ojo. Los lentes progresivos, algunas veces llamados bifocales sin línea, no sólo ofrecen corrección visual para distancias que no pueden los lentes bifocales tradicionales, también esconden el hecho que usted aún necesita lentes para lectura.

Los lentes progresivos brindan una transición suave desde una distancia lejana hasta una cercana, con todas las correcciones intermedias. Esta graduación constante de la prescripción significa que usted puede mirar arriba para ver a la distancia, mirar al frente para ver su computador en la zona intermedia y bajar su mirada para leer y hacer trabajos finos de cerca. Los lentes progresivos generalmente se hacen en material de policarbonato.

Los lentes aspheric, a diferencia de los lentes convencionales, tienen una superficie frontal esférica, con forma similar a la superficie de una bola. Además, los lentes aspheric tienen una superficie frontal más compleja que cambia gradualmente su curva desde el centro del lente hasta los bordes. Esta superficie con cambio gradual da una visión superior respecto a los lentes convencionales. También mantiene la óptica ondulada y clara, eliminando distorsiones. Igualmente es más liviana y más delgada que los lentes convencionales, reduce el aumento del ojo y no sobresale por fuera de la estructura como muchos de los lentes normales.

Escoger la máquina correcta
Dick Lusignan es gerente técnico en la planta CZVM2 de Carl Zeiss Vision y lleva 44 años en el negocio de hacer moldes para gafas. El entiende la ciencia detrás de los lentes y la calidad esperada de sus moldes. Él y su equipo escogieron dos centros de mecanizado verticales Makino V33 para hacer los lentes progresivos en policarbonato, monofocales y lentes aspheric que se funden en su operación.

Los Makino V33 se usan en el fresado de la superficie acabada del molde en acero inoxidable antes del pulido y para mantener el diseño óptico deseado. Con el V33, ellos hacen los cortes finales superficiales en los moldes para mejorar la calidad superficial y para proveer la cantidad de moldes requerida para mantener la operación de policarbonato.

Los archivos, creados con DelCam, se envían a los centros Makino y, usando una herramienta de corte Robbjack de 6mm, se corta una superficie aspheric sobre el molde, manteniendo las tolerancias en centésimas de dioptrías.

Una dioptría describe la capacidad refractiva (desviación de la luz) de un lente. El poder óptico de un lente con una longitud focal de 1 metro (cerca de 39 pulgadas) es equivalente a 1 dioptría. Ya que la fórmula está basada en la reciprocidad de la longitud focal, un lente de 2 dioptrías no es de 2 metros sino de ½ metro, un lente de 3 dioptrías es 1/3 metro, y así.

Esto es importante porque el aumento incrementa a medida que la longitud focal se acorta, razón por la cual una prescripción de una corrección con dioptría más alta significa que usted necesita más aumento.

"Nuestra operación de moldes metálicos está en centésimas de dioptrías de aumento", comenta Lusignan. "Así que tratamos de tomarnos suficiente tiempo en los fresados para dar la calidad superficial y el aumento para cumplir un diseño específico. Realmente, queremos obtener la precisión casi neta en estos moldes, de modo que haya menos pulido y además que ese pulido no impacte negativamente la geometría que se ha construido en el molde".

Carl Zeiss se esfuerza por dejar la menor cantidad de inventario necesario para pulido, para no afectar la precisión general. Ellos hacen un corte superficial de 0.001 pulgadas, que es el pase final. Eso les ayuda a tener el molde correcto al permitir mejores acabados superficiales y fresar el acero en un estado endurecido.

Más datos, mejores acabados superficiales
El método antiguo usado antes de obtener los Makino V33 era de bajas revoluciones. Había portaherramientas sin balancear y herramientas de corte que eran enfriadas usando fluidos de refrigeración. El nuevo método con los Makino V33 tiene un husillo de 30.000 rpm, medición láser y portaherramientas HSK balanceados.

"Procesamos cuatro veces más información que en el pasado, con el Makino SGI.4. La información adicional provee una mejor calidad superficial al tiempo que mantiene el diseño requerido", comenta Julieta Ramos, gerente de ingeniería. "Estamos obteniendo mejores superficies con esta máquina Makino".

"Nosotros usamos los centros de mecanizado Makino para cortes superficiales únicamente, afirma Lusignan. Usamos los Makino principalmente para el corte superficial por la precisión y la calidad superficial que estamos obteniendo de esas máquinas. No podemos obtener manualmente la precisión que obtenemos de las máquinas. Somos capaces de tomar en el Makino un bloque en bruto y realizar los tres cortes en un estado endurecido, algo que nunca habíamos podido hacer".

"Se tiene que tener un buen acabado superficial para ser capaz de hacer un lente. Y, tratando de obtener esa calidad superficial, usted afecta el aumento. Así que entre mejor sea la superficie desde el fresado, más rápido es el pulido de esa superficie y menos se afecta el aumento".

Mejor tiempo al mercado
Además de las mejores características en calidad superficial, los Makino V33 han mejorado los tiempos de respuesta en las entregas de moldes metálicos y en las superficies endurecidas fresadas.

"Con los procesos anteriores, fresaríamos el producto –primer y segundo corte– y después lo enviaríamos a un proveedor externo para el endurecido. Y, luego, las piezas volverían a nosotros para un corte superficial y eso tomaría más de 30 días", comenta Lusignan.

"Hoy, hacemos todo en casa y somos capaces de enviar un nuevo molde, hecho a partir de un bloque en bruto, al cliente en cuestión de dos días. Y la dureza está en el rango de 52+ Rockwell, el límite que podemos lograr en el acero inoxidable que usamos para nuestros moldes metálicos.

"Las máquinas Makino han mejorado la calidad superficial y también han reducido los tiempos en banco hasta en 50%. Anteriormente, tomaba entre 10 y 12 horas el pulido. Ahora se ha bajado a unas cinco horas".

"Nuestra meta es obtener la mejor calidad superficial posible, dice Lusignan. Los Makino nos han dado esa ventaja respecto a lo que teníamos antes. Tenemos curvas más estrechas, superficies más suaves con menos líneas, y la capacidad de pulir en un ciclo reducido al 50% frente al que usábamos en el pasado. Esto nos ha ayudado tremendamente en mantener la curva de control. Y cada hora que podemos recortar del ciclo de pulido mejora la superficie y mejora el aumento".

Ramos lo confirma. "La repetibilidad y la precisión en el tiempo realmente me ha impresionado con el V33. Las máquinas fresadoras Makino han reducido los tiempos totales para nuestros clientes. Somos capaces de fresar moldes endurecidos, permitiendo entregar nuevos moldes a nuestros clientes con más rapidez".

Evaluación de opciones de máquinas
El departamento de I&D de Carl Zeiss Vision evaluó máquinas de fresado de diferentes proveedores y visitó varias instalaciones para escoger la máquina más indicada. El centro de mecanizado vertical V33 de Makino se los recomendó uno de sus subcontratistas para la fabricación de moldes metálicos.

"Yo pienso que la demanda de lentes en policarbonato continuará creciendo", comenta Lusignan. Siempre habrá gente que prefiera usar gafas, comparado con una cirugía de ojos o usar lentes de contacto. Así que siempre estaremos buscando obtener mejores superficies. Pienso que el uso del policarbonato continuará incrementándose. Y veo la necesidad de moldes metálicos que se incrementen año tras año".

Usar el V33 tiene sentido para esta creciente operación. "Para nosotros la elección fue sencilla", afirma Ramos. "Carl Zeiss Vision no sólo tiene dos V33 de Makino aquí en la CZVM2, sino que también tenemos dos más en otra planta en Australia".

"Para nosotros, el costo de la máquina se justifica por los volúmenes, la mejora en la calidad y el servicio más rápido para nuestros clientes. También sabíamos que el nivel de servicio al cliente de Makino es muy bueno. Con el V33, hemos reducido los tiempos totales al cliente, hemos disminuido los reprocesos internos por calidad superficial, al tiempo que se ha incrementado la productividad", comenta Ramos.

Para Carl Zeiss, los mejores acabados superficiales significan mejores lentes, y tanto para la compañía como para sus clientes, ver es creer.

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