Tres razones claves para actualizar su parque de maquinaria de electroerosión de penetración

Los fabricantes de herramental en América Latina, entre los que se encuentran productores de moldes y troqueles, soportan desde hace años la incesante presión del mercado asiático, que gracias a la organización y mejoramiento de sus cadenas productivas ha reducido los precios a niveles que dificultan la competencia desde nuestros países. No solo se trata del factor costo. También está el de la imposibilidad de los talleres latinoamericanos de entregar los trabajos por debajo del tiempo y con la calidad prometida por sus competidores asiáticos.

Un proceso clave en la cadena de manufactura de herramental, como los moldes de inyección, es la electroerosión de penetración (Sinking EDM, en inglés). Aun cuando los avances en procesos de corte tradicional, como el fresado duro, han llegado a permitir la fabricación de geometrías complejas en materiales de relativa alta dureza, las tendencias de producción de piezas inyectadas con paredes delgadas y el uso de plásticos reforzados con fibras, hacen necesaria la fabricación de moldes con cavidades cada vez más estrechas (con alta relación de aspecto) y con materiales de mayor dureza. Todo esto mantiene a la electroerosión como un proceso no solo necesario sino clave en los talleres que buscan competir globalmente.

Sin embargo, este hecho contrasta con la realidad de una gran cantidad de talleres de fabricación de herramental, que mantienen en su parque de maquinaria equipos de electroerosión desarrollados hace más de 15 años, que impiden aprovechar el potencial de este proceso de manufactura según las condiciones actuales del mercado.

A continuación, un recuento de tres razones claves para actualizar el parque de maquinaria de electroerosión de penetración.

1. Más rápidas

La electroerosión es generalmente vista como el “cuello de botella” de la cadena de manufactura en un taller de moldes de inyección. Sin embargo, esto se debe en muchos casos a que el generador eléctrico de la máquina disponible, junto con su sistema de control, es incapaz de entregar los impulsos de corriente correctos para las condiciones específicas de trabajo. El desarrollo tecnológico en esta área durante los últimos 10 a 15 años ha sido enorme. La capacidad de un generador eléctrico actual para monitorear cada impulso eléctrico en el rango de microsegundos (millonésimas de segundo), detectar si se está generando un cortocircuito o una falsa descarga, además de registrar si se presentan en el gap frontal o en el gap lateral, y a partir de esa información cambiar la forma de entregar la corriente, e incluso permitir impulsos de corriente de mayor amplitud, ha hecho que se pueda incrementar la tasa de remoción de material en algunos casos más de un 100 % con respecto a generaciones anteriores de maquinaria.

El uso de sistemas de transmisión de movimiento de alta velocidad y la capacidad de aceleración en el eje Z de las máquinas, hace también que se puedan generar procesos de lavado de las cavidades mediante oscilaciones rápidas, de hasta 18 m/min, en las que se reduce o se elimina completamente la necesidad de lavar con dieléctrico el gap mediante chorros externos de baja presión. Estos últimos son eficientes únicamente a bajas profundidades de penetración de los electrodos. En contraste, el efecto de la oscilación rápida de los electrodos hace fluir las partículas removidas desde el fondo hacia fuera de la cavidad con gran eficiencia, para evitar la generación de cortocircuitos y descargas falsas que hacen más lento el proceso. A su vez, la mayor velocidad a la que se mueve el cabezal hacia arriba y hacia abajo, le permite generar por más tiempo descargas en el gap frontal, evitando los tiempos muertos causados por los movimientos lentos de generaciones anteriores de maquinaria.

2. Menos electrodos

Existe una tendencia mundial hacia la reducción del uso de cobre electrolítico para electrodos, dadas las capacidades del grafito para ser mecanizado en formas altamente complejas, de manera rápida y segura. Las nuevas tecnologías ofrecidas por los fabricantes de maquinaria de electroerosión permiten disminuir el desgaste de los electrodos de grafito a niveles cercanos a cero en procesos de desbaste, y reducirlo a niveles mucho más bajos que los acostumbrados en procesos de acabado superficial. Fabricantes como AgieCharmilles ofrecen la tecnología iGap, que permite no solo reducir el desgaste de los electrodos, sino aumentar la cantidad de corriente por descarga para un gap lateral determinado. Es decir, se aumenta la tasa de remoción de material simultáneamente. Tecnologías similares son ofrecidas por una gran cantidad de fabricantes, como es el caso de la llamada Eagle Powertec, de OPS Ingersoll, que promete eliminar el uso del electrodo de acabado, pues toda la operación puede hacerse con un solo electrodo, que virtualmente no tiene desgaste.

Este tipo de mejoras disminuye drásticamente el número de electrodos que se deben fabricar, medir y configurar para una cavidad o grupo determinado de cavidades. De la misma manera, permite predecir mucho mejor el resultado final de la geometría y mejorar con esto la precisión final de las piezas fabricadas, sin necesidad de comprobación metrológica durante el proceso ni costosos retrabajos.

Incluso para los trabajos realizados aún con electrodos de cobre, aplicados usualmente para lograr buenos acabados superficiales, los generadores eléctricos actuales permiten lograrlo con bajo desgaste y una reducción del gap lateral, mediante la optimización de la forma de los pulsos de descarga, según las condiciones locales de trabajo.

3. Mejores acabados superficiales

Tanto el desarrollo de los generadores eléctricos, como el de los diferentes tipos de grafito usados para los electrodos, han permitido la mejora sustancial de los acabados superficiales alcanzados por el proceso de electroerosión. Es un hecho que para generar acabados superficiales finos debe reducirse tanto la amplitud de corriente de la descarga como la duración de la misma, por lo que la cantidad de material removido por cada pulso se reduce drásticamente. Esto hace que los procesos de acabado se desarrollen con más lentitud que los de desbaste. No obstante, el hecho de que los generadores reduzcan la cantidad de descargas fallidas, descargas en vacío y cortocircuitos, apoyados por su estrategia de lavado del gap mediante oscilación altamente dinámica del cabezal, implica que los resultados de “pulido” de las superficies se alcancen con más rapidez que en generaciones anteriores de maquinaria. En la actualidad, alcanzar un valor de 0.1 µm Ra de rugosidad superficial es posible en un tiempo mucho menor del acostumbrado. Además de esto, debe recordarse que la precisión geométrica alcanzada con un proceso de acabado superficial de alta calidad realizado en la máquina es mucho mayor que el que se puede garantizar con procesos manuales, si se tiene en cuenta que la incertidumbre generada por el desgaste del electrodo actualmente es mucho menor, con lo cual lograr precisiones geométricas por debajo de los 5 µm es perfectamente posible, si se tiene un control metrológico estricto sobre la fabricación del electrodo.

Un desarrollo altamente interesante de la última generación de máquinas de electroerosión de penetración de un fabricante como AgieCharmilles, de Suiza, es la capacidad de generar superficies en cavidades de moldes cuya rugosidad superficial resulta “ideal” para facilitar el desmoldeo de piezas plásticas. A través de una combinación de parámetros se logra no un valor de rugosidad menor o una superficie más lisa, sino una textura especialmente diseñada para lograr menos fricción al contacto con el plástico, asegura la compañía. Este es definitivamente un tema clave para los fabricantes de moldes en la actualidad.

Leo Gómez, representante de ventas de la firma austriaca Meusburger en Colombia y poseedor de una amplia experiencia en diseño de moldes de inyección de alta complejidad, asegura que es necesario “ver la electroerosión como un proceso que no solo ofrece la posibilidad de dar formas sino texturas”, y ve un gran potencial “si se pudiera conocer la combinación de parámetros de procesamiento en la máquina, que permitan llegar a diferentes acabados y texturas en el molde”. Este tipo de capacidades disponibles en las nuevas generaciones de máquinas de electroerosión abre opciones enormes para aplicaciones de diseño aún no exploradas.

Panorama latinoamericano

Al preguntar a Steve Bond, gerente nacional de ventas para Fanuc RoboDrill, RoboCut y productos para EDM en Methods Machine Tools, Inc., sobre su opinión en cuanto a la implementación de maquinaria de electroerosión de alta tecnología en Latinoamérica, y por qué esta no se ha difundido a la velocidad que se esperaría, aseguró que “si hay algo que esté faltando es la necesidad de educación en todas las nuevas tecnologías que ofrecen los fabricantes de máquinas-herramienta. Vemos una tendencia hacia la producción de componentes con máquinas de electroerosión en lugar de fabricar las herramientas para hacer esos componentes. Las electroerosionadoras son muy económicas (bajos costos de operación) y, a menudo, con la aplicación de las estrategias correctas, los componentes se pueden hacer tan rápido e incluso con menos trabajo que mediante el mecanizado convencional”.

Steve Bond agregó que “los países latinoamericanos donde se ve un mayor crecimiento en la aplicación de maquinaria de electroerosión de alta tecnología son México y Costa Rica. El señor Bond ve un inmenso mercado por descubrir en México para la fabricación de más piezas automotrices y asegura que las máquinas de electroerosión que se vendan para suplir el mercado automotor usarán la ventaja de los nuevos controles y tecnologías del generador de potencia ahora incorporados en los equipos de electroerosión de alta calidad”.