Automatización en la fabricación de moldes: Fabricante de fresadoras como Socio de desarrollo

Mecanizado duro HSC totalmente automático

 

Si bien las herramientas complejas de moldeo por inyección son a menudo piezas únicas, la estandarización sistemática de los procesos y la automatización de los pasos de mecanizado junto con el uso de máquinas adecuadas permite obtener beneficios relacionados con la calidad y los costos. Sin embargo, las soluciones adecuadas a menudo requieren adaptaciones individuales de hardware y software. Por lo tanto, se recomienda a los usuarios, al elegir a su proveedor, considerar la flexibilidad y la eficiencia con respecto al desarrollo de la adaptación necesaria. Un caso de éxito.

«Hella es un proveedor líder mundial de tecnología de iluminación automotriz, pero también de electrónica de vehículos», explica Karl-Heinz Uhle, Director de Producción de Hella Werkzeug Technologiezentrum GmbH (Centro de Tecnología de Hella Tool) en Lippstadt. Estos modernos sistemas de iluminación para la industria automotriz están hechos de plástico en un proceso de moldeo por inyección, que requiere numerosas herramientas y, en ocasiones, muy grandes. Los componentes plásticos para dichos sistemas de iluminación LED deben fabricarse con la máxima precisión para que la luz producida cumpla con los requisitos impuestos tanto por el cliente como por el legislador. Los criterios de calidad incluyen, por ejemplo, una distribución de luz homogénea y límites definidos entre brillante y oscuro, incluso a distancias superiores a 100 m. En consecuencia, las herramientas de moldeo por inyección correspondientes deben cumplir requisitos estrictos en términos de precisión y calidad de la superficie, particularmente en relación con los elementos de guía del haz. Con unos 200 empleados, el Centro de tecnología de Hella Tool es responsable de suministrar las plantas de producción globales del proveedor de automóviles que opera internacionalmente con los moldes adecuados, que pesan hasta 36 t. Junto con la producción de nuevos moldes, otro foco de las actividades es el mantenimiento de moldes dentro del Grupo, que con frecuencia exige la producción de nuevos componentes para reemplazar los que se han desgastado. Los moldes presentan un alto grado de complejidad, como la capacidad de inyección de múltiples componentes y numerosos portaobjetos, y requieren tiempos de producción de hasta 7.000 horas.

Aunque el fabricante de herramientas es una subsidiaria de Hella, tiene que defenderse contra las ofertas del mercado libre, orden por orden. Como cuestión de principio, parte de la demanda se adquiere externamente. Junto con la calidad y las fechas de vencimiento, por lo tanto, los costos también son una preocupación principal. En consecuencia, fue en el año 2009 cuando los primeros pensamientos se dirigieron hacia cómo podrían aprovecharse los beneficios de la automatización de los procesos. Una pequeña celda inicial para la producción automatizada y no tripulada entró en operación en 2011.

Fabricante de máquinas-herramienta como socio estratégico.

«Para aprovechar al máximo los beneficios de este concepto, necesitábamos una solución que pudiera adaptarse a nuestros requisitos especiales con la máxima flexibilidad durante todo el período de uso programado», explica Carsten Berhorst, Director de proyectos para la introducción de Röders Automatización en el Centro Tecnológico Hella Tool. Los pasos de planificación apropiados comenzaron en 2009 e incluso han sido objeto de varias tesis académicas. Además de la eficiencia de la fresadora en términos de dinámica y precisión, los requisitos previos para el proyecto también incluyen el uso de estándares de software uniformes para todos los procesos. En el Centro de tecnología de herramientas Hella, estos son Catia para el diseño de ingeniería CAD y Tebis para la programación CAM. Un requisito previo adicional es un sistema de sujeción de punto cero con escalabilidad modular, con la ayuda de la cual se puede sujetar una amplia gama de piezas, desde piezas pequeñas hasta placas de moldeo que pesan media tonelada, utilizando el mismo esquema con accesorios estandarizados. La idea original era combinar dos centros de fresado de diferentes fabricantes y un robot de un tercer fabricante para suministrar a la celda piezas y herramientas. Sin embargo, después de una cuidadosa consideración, se tomó la decisión de buscar un solo socio como contratista principal. Por lo tanto, este contratista principal tenía que garantizar la supervisión general de todas las partes constitutivas del sistema, tanto el hardware como el software. Un enfoque primordial de la celda era hacerse cargo del acabado de las secciones del troquel en un estado endurecido, pero en algunos casos también proporcionarlas para un mecanizado en bruto en la condición «blanda» antes del endurecimiento. Los materiales habituales son los aceros de conformación en caliente, como el 1.2343, que exhiben valores de dureza de aproximadamente 50 HRC, o los aceros pre-endurecidos como el 1.2738.

Configuración original

«La primera celda entregada en la Semana Santa de 2015 finalmente consistió en dos centros de fresado de 5 ejes RXU 1200 DSH suministrados por Röders con un robot con una capacidad de carga neta de 495 kg del mismo proveedor», recuerda Karl-Heinz Uhle. La decisión se tomó a favor de este tipo de sistema, ya que cumplía de manera óptima los requisitos tanto para la precisión del mecanizado como para la eficiencia en el fresado y la perforación en bruto. Además, estas máquinas están equipadas con accionamientos lineales altamente dinámicos y precisos, así como un eje z especialmente rígido con no menos de cuatro rieles de guía. Con su espacio de trabajo de 1.000 x 1.050 x 600 mm y una capacidad de carga para la mesa giratoria / giratoria de 1.500 kg, son capaces de mecanizar todas las piezas relevantes. Incluso son lo suficientemente robustos para mecanizar piezas grandes de acero para herramientas endurecido con cabezales de corte de hasta 35 mm de diámetro. Durante el proceso, en algunos casos se mecanizan 3 mm de material, y el espesor de las virutas alcanza los 0,2 mm. Los agujeros con diámetros de hasta 12 mm y profundidades de hasta 250 mm también se perforan en las mismas piezas. Para esta aplicación aproximada, las máquinas han sido equipadas con potentes husillos que utilizan la interfaz HSK A63, que logran una velocidad de rotación máxima de 24,000 rpm. Independientemente de su robustez, las plantas son tan precisas que pueden mecanizar detalles muy finos, como radios de 0,25 mm, utilizando fresas con diámetros de solo 0,4 mm. Los procesos finales de acabado de alto brillo, cuando sea necesario, se llevan a cabo mediante operaciones de pulido, ya sea manualmente o en plantas separadas. Debido a la calidad de la superficie y también a la precisión que se puede lograr, fue posible reducir significativamente los gastos para estos pasos de procesamiento adicionales. Al mismo tiempo, también se mejoró la precisión porque fue posible reducir al mínimo las distorsiones geométricas durante el pulido.

Experiencia Operacional

«A través de las medidas de capacitación y con la ayuda del software de simulación, pudimos prepararnos completamente antes de la entrega», revela Carsten Berhorst. El hecho de que Röders ha desarrollado una unidad de control separada para sus máquinas y, por lo tanto, puede adoptar un enfoque muy flexible a los deseos de los clientes individuales demostró ser particularmente ventajoso. La importancia de esto fue lo que se pudo experimentar, por ejemplo, al usar herramientas más pequeñas de carburo de tungsteno con programas de control numérico que anteriormente se habían escrito para otras máquinas que eran considerablemente más «suaves» y más lentas en su guía de ruta. Los nuevos sistemas de Röders no solo tienen un bastidor de máquina muy rígido, sino que además controlan la trayectoria de la herramienta con extrema precisión, gracias a su frecuencia de control de 32 KHz y, además, logran una dinámica excepcional gracias a los motores lineales. Es posible experimentar esto inmediatamente después de la puesta en servicio de la máquina, p. Ej. porque las herramientas pequeñas con un arco de contacto extendido con la pieza de trabajo tendían a romperse cuando eran empujadas contra los flancos de la pieza de trabajo con fuerzas sustancialmente más altas de lo que era habitual en la práctica anterior. Después de la adaptación de estos programas NC existentes, fue agradable ver que las operaciones de mecanizado avanzaron significativamente más rápido. El contacto cercano con los expertos de soporte de Röders demostró ser extremadamente útil a este respecto. Gracias a la buena preparación, la producción de piezas se pudo iniciar solo cuatro semanas después de la entrega, y el proceso de aumento gradual también se desarrolló de una manera placenteramente rápida y sin problemas. El manual del procesador posterior suministrado por Röders, que permitió el ajuste óptimo del procesador posterior a los requisitos del Centro de tecnología de Hella Tool, también demostró ser muy útil. La familiarización con la unidad de control de la máquina RMS6 y con el RMSMain Job Manager de Röders también se produjo de manera rápida y sin problemas, ya que el productor de estos dos paquetes de software no solo prestó atención a la alta eficiencia operativa, sino que también se centró en su facilidad de uso.

Extensión de la Planta

«La solución seleccionada ha demostrado ser tan efectiva hasta la fecha que emprendimos una extensión inicial en el verano de 2018», informa Karl-Heinz Uhle. Con este fin, el robot se colocó en un riel de 5.500 mm de longitud y la celda se extendió agregando un sistema de Röders más pequeño del tipo RXP 950 DSH. Esta unidad tiene un espacio de trabajo más pequeño de 600 x 905 x 500 mm, pero ha sido equipada con el mismo husillo que para las otras máquinas, de modo que todas las herramientas de fresado puedan intercambiarse libremente dentro de la celda. Por supuesto, se seleccionó el mismo sistema de sujeción presente en las otras máquinas para garantizar un alto grado de consistencia. El Administrador de trabajos se utiliza para borrar las asignaciones de uno o ambos tipos de máquinas y así asignarlas automáticamente a la máquina correcta. En total, la celda ahora tiene 543 posiciones de herramienta (externa + interna) en lugar de las 198 anteriores, y el número de espacios de palets para piezas de trabajo ha aumentado de 11 a 21. Actualmente se están discutiendo sobre la adición de una cuarta unidad de Röders para el futuro. en progreso. Todas las piezas de trabajo se configuran en el sistema de paletas modulares mencionado anteriormente con sujeción de punto cero según la programación de operaciones, de modo que la carga y descarga de las máquinas se puedan realizar en cualquier momento sin personal.

Asociación con el resultado de ganar-ganar

«Durante el transcurso del desarrollo, se ha visto que tomamos la decisión correcta al seleccionar a Röders como el proveedor», dice Carsten Berhorst. Como se esperaba, continúa, había una necesidad de adaptación durante la implementación de la célula y en la alteración del hardware y software existentes. En el transcurso de la planificación del proyecto, la instalación y la puesta en marcha de la producción, Röders ha demostrado ser, a su juicio, un socio competente y eficiente, con cuya asistencia ha sido posible hacer frente a todas las conversiones deseadas. La celda es supervisada en un sistema de dos turnos por dos empleados y continúa en operación no tripulada tanto durante la noche como los fines de semana. Hoy en día, las tres plantas alcanzan un promedio de tiempo de funcionamiento de aproximadamente 6,000 horas por año. Dependiendo de la combinación de trabajos, algunas de las máquinas incluso alcanzan las 700 horas de fresado en un mes determinado en algunos casos. «Nuestras expectativas se han cumplido, e incluso se han superado con respecto a la rentabilidad», afirma Karl-Heinz Uhle en resumen.

Artículo proporcionado por: Klaus Vollrath b2dcomm.ch

Addresses

Hella Werkzeug Technologiezentrum GmbH, Beckumer Str. 130, 59552 Lippstadt, Deutschland, T.: +49-2941-3833352, info@hella.com, http://www.hella.de

Röders GmbH, Scheibenstrasse 6, D-29614 Soltau, Deutschland, T.: +49-5191-603-43, hsc@roeders.de, www.roeders.de

Box: The Röders RXU 1200 DSH

El centro de fresado Röders RXU 1200 DSH se ha desarrollado especialmente con vistas a altos niveles de tensión en la construcción de herramientas y moldes. Una característica importante es el diseño Quadroguide del eje z con cuatro rieles de guía lineales en las cuatro esquinas del eje z especialmente rígidamente diseñado. Esto hace que sea posible lograr altas capacidades de desbaste mientras se mantiene una alta dinámica y precisión. Además, la máquina puede equiparse con husillos con un par máximo (S1) de 100 Nm. Todos los ejes cuentan con potentes accionamientos directos lineales y sin desgaste, así como con sistemas ópticos de alta precisión de trayectoria. El eje C está apoyado por cojinetes en ambos lados para garantizar una alta estabilidad y precisión de mecanizado, y el cojinete de apoyo puede llevar un peso de hasta 20 t. La dirección de giro del eje c en ángulos rectos con respecto al eje x garantiza un desacoplamiento dinámico de las direcciones de movimiento. La compensación geométrica especial de 5 ejes de la unidad de control de Röders garantiza la máxima precisión para cualquier posición y también para operaciones de mecanizado simultáneas. Con el Röders Racecut, el sistema de control de 32 kHz para el eje permite alcanzar un nivel dinámico particularmente alto al tiempo que se mantiene una calidad de superficie muy buena. En todos los componentes esenciales se encuentran canales de enfriamiento, en los cuales circula un medio estabilizado a una temperatura de ± 0.1 K. Las dimensiones del espacio de trabajo son 1.000 x 1.050 x 600 mm y el peso máximo de la pieza es de 1.500 kg. El rango de giro de la mesa con un diámetro de 895 mm y un diámetro de círculo de giro de 1.200 mm es de ± 115 °. Chucks para diferentes sistemas de palets se pueden integrar en la mesa. El sistema puede equiparse con varios husos y geometrías de mesa.