Más allá de la precisión suiza

Cuando Jim y Joe Davis comenzaron su taller de trabajo en 1987, pensaron que tenían una buena oportunidad de triunfar en la industria médica. Ya estaban a mitad de camino. En lugar de empezar desde cero, los dos hermanos compraron el departamento de tornos suizos de precisión de la empresa de la industria médica en proceso de reducción de personal para la que ambos trabajaban. Y así nació Micro Med Machining, Inc. (Miami Lakes, Florida).

Los jóvenes tenían mucho a su favor. Se habían criado más o menos en el taller mecánico de su padre. Ambos eran ingenieros de fabricación titulados y habían pasado por el programa de pasantías de gestión de fabricación de su antiguo empleador. Así que los dos estaban familiarizados con los procesos de metalurgia en general y con el torneado suizo para la industria médica en particular, con un buen conocimiento tanto de los requisitos de calidad de la industria como de su entorno regulatorio. Además, sabían por propia experiencia lo difícil que era encontrar proveedores de piezas mecanizadas que pudieran cumplir de forma constante con los estándares de la industria. Seguramente había un nicho que llenar.

Durante los primeros cinco meses, el único trabajo de Micro Med fue fabricar piezas para los catéteres y marcapasos implantables de su antiguo propietario. Pero a partir de entonces, las perspectivas de la tienda se abrieron de par en par. De hecho, comenzaron con 19 personas y hoy tienen más de cien, mientras que su volumen de ventas ha crecido en una proporción mayor.

Ese crecimiento se debe en gran medida a su suposición correcta sobre la necesidad de proveedores confiables en la industria médica. Sin embargo, igualmente importante es cómo el taller ha aplicado la tecnología. Comenzaron principalmente con tornos suizos automáticos y mandriles Hardinge, así como una batería de equipos secundarios. En la actualidad, realizan la gran mayoría del trabajo en centros de torneado/fresado CNC multieje. El taller tiene 30 de estas sofisticadas máquinas en varias configuraciones.

Si bien la tecnología es seguramente más costosa que las automáticas antiguas, brinda la capacidad de mecanizar la mayoría de las piezas muy complicadas del taller por completo en una sola configuración. Esencialmente, están reemplazando los costos de múltiples configuraciones con equipos más capaces, que es una solución de menor costo en general, y brindan los niveles de calidad que exigen sus clientes, lote tras lote. Pero la fórmula técnica de Micro Med requiere mucho más que instalar buenas máquinas en el taller. Tienen una gran cantidad de experiencia en procesos con estas máquinas, que es lo que realmente diferencia a este taller de la competencia común y corriente.

Si bien no podemos revelar aquí los elementos más críticos del conocimiento del proceso del taller, podemos dar un vistazo a lo que hace que este notable taller haga clic. Así es como lo hacen en Micro Med.

Las Piezas Y Las Máquinas

Para comprender las demandas de los procesos, es útil comenzar observando algunas de las partes. Son complicados, precisos y pequeños. De hecho, la exhibición de piezas de muestra de Micro Med se parece más a algo de una joyería que a un taller mecánico. La tarifa típica incluye tornillos para huesos; pequeños tubos, accesorios y válvulas; componentes para instrumentos quirúrgicos en miniatura; y postes dentales. Los tornillos de precisión, por ejemplo, van tan pequeños como 1 mm de largo y 1 mm de diámetro con rosca esponjosa de 1 mm. Los cosméticos son fundamentales, y prácticamente todas las piezas se terminan y se inspeccionan visualmente bajo un microscopio con un aumento de 20x. Las rebabas de cualquier tipo son rotundamente inaceptables.

A la dificultad de mecanizar estas piezas pequeñas se suman los materiales resistentes con los que están hechas. Alrededor del 65 por ciento de las piezas están cortadas en titanio, otro 30 por ciento de los aceros inoxidables más resistentes y el resto de metales preciosos como el oro y el platino. Más del 60 por ciento de las piezas requieren algún tipo de operación de fresado o taladrado. Los orificios transversales perforados son comunes, algunos tan pequeños como 0,005 pulgadas de diámetro (los orificios más pequeños se electroerosionan). Muchos de estos pequeños agujeros deben ser precisos y profundos. Por ejemplo, una parte tubular requiere un orificio central de 0,04 pulgadas de diámetro perforado a 1,5 pulgadas de profundidad. . . con un grosor de pared de solo 0,007 pulgadas. . . en titanio. Y las partes no son solo redondas. Bastantes piezas esencialmente prismáticas se producen en las máquinas suizas CNC gracias a sus capacidades de fresado y las ventajas inherentes de sujeción de piezas de producir estas piezas delicadas a partir de barras.

Todas las máquinas multieje son Citizens (Marubeni Citizen-Cincom, Allendale, New Jersey). Algunas de las máquinas son diseños de tres ejes comparativamente simples con el característico cabezal deslizante de estilo suizo y buje guía (Z), torreta de herramientas de un solo eje (X) y posicionamiento giratorio del husillo principal (C). Tanto las herramientas estacionarias como las motorizadas están montadas en la torreta para operaciones de torneado o taladrado y fresado en el centro.

Las otras máquinas de Micro Med son considerablemente más complejas. Los modelos de la serie E son diseños de seis ejes, que agregan una segunda torreta de dos ejes y un subhusillo para operaciones de trabajo posterior. Las torretas gemelas permiten el torneado de pellizco, es decir, el torneado con dos herramientas a la vez, lo cual es eficiente e, igualmente importante, contrarresta la inclinación de las piezas de trabajo delgadas para desviarse de una sola herramienta. Y la segunda torreta permite ejecutar una gama más amplia de operaciones en piezas retenidas en el husillo primario o secundario. Además, las operaciones de torneado o fresado se pueden ejecutar en ambos husillos simultáneamente.

Los modelos M-20 de ocho ejes del taller van un poco más allá. En lugar de una segunda torreta, las máquinas tienen una placa múltiple de ocho estaciones, capaz de albergar hasta cinco herramientas estacionarias y tres giratorias. El herramental en grupo es extremadamente eficiente en las operaciones de torneado porque elimina el tiempo que requieren las torretas para pasar de una herramienta a otra. Estas máquinas también tienen capacidad de eje Y para el herramental de placa múltiple, lo que significa que las operaciones de fresado y taladrado descentradas se pueden realizar con las estaciones eléctricas. Un octavo eje giratorio se adapta a la medición de herramientas o piezas de trabajo en proceso, o a la manipulación robótica de piezas de trabajo.

El objetivo de todas estas máquinas es que permiten a Micro Med mecanizar incluso piezas muy complicadas en una sola configuración. Las ventajas de esta capacidad son muchas. Quizás lo más obvio es que ahorra tiempo, mano de obra y costos de trabajo en proceso al enrutar trabajos a través de una progresión de máquinas de un solo propósito. También permite que la tienda responda mucho mejor a los requisitos de entrega cada vez más exigentes de los clientes. Ejecutar un pedido urgente es mucho más simple cuando el trabajo solo necesita enrutarse en una sola máquina, en lugar de tres o cuatro.

Igual de importantes son las ventajas cualitativas. Cada vez que se suelta una pieza de un portapiezas y luego se vuelve a sujetar, se agrega un nuevo elemento de variabilidad dimensional al proceso. Con el trabajo de Micro Med, las tolerancias de 0,001 pulgadas son típicas, pero a menudo tienen que atenerse a una "décima" (0,0001 pulgadas) y hacerlo consistentemente. Teniendo en cuenta lo difícil que puede ser fijar estas piezas pequeñas para operaciones secundarias, no se necesita una gran cantidad de tolerancias de sujeción de piezas para llevar el proceso de mecanizado total fuera de los límites aceptables. Es mucho mejor mantener un solo control sobre la pieza durante todo el proceso y eliminar ese problema por completo.

Mantener un control físico constante de la pieza de trabajo también aporta credibilidad científica al dominio de los procesos por parte del taller, lo cual es una preocupación central para los clientes preocupados por la calidad de Micro Med. Dice Joe Davis:"Hoy en día, la gente está mirando sus valores de Cpk. Quieren saber que usted tiene su proceso bajo control". Y para sus clientes más sofisticados, Micro Med está en condiciones de proporcionar estudios de viabilidad de fabricación estadísticamente fiables. Eso contribuye en gran medida a atraer nuevos negocios a la tienda.

Aún así, la competencia devuelve el costo a una consideración primordial, y para los niveles de calidad que el taller está preparado para ofrecer, la eliminación de las configuraciones tiene un gran impacto beneficioso. Un buen ejemplo es un conector médico que otro proveedor estaba produciendo en seis configuraciones en una sucesión de mandriles y fresadoras de un solo propósito. Con volúmenes de 4500 al mes, el cliente pagaba $8 por pieza. Micro Med echó un vistazo a la pieza, sugirió algunos cambios simples en aras de la maquinabilidad y la colocó en una de las máquinas de seis ejes. "Bajamos el costo a cuatro dólares y cambiamos", dice el Sr. Davis. ¿El proveedor anterior estaba cobrando una tarifa excesiva? "En realidad no", dice, "eso probablemente estuvo más o menos en línea con sus costos. Simplemente no tenía el mejor proceso para hacer el trabajo".

Mejores Procesos

Cualquiera puede salir y comprar equipos, pero hacer el mejor uso de ellos es otra cosa, y aquí es donde Micro Med sobresale. La creatividad del proceso es extremadamente importante, por el bien de la eficiencia y la calidad, y eso solo puede venir con personas que estén completamente familiarizadas con las máquinas. También es fundamental saber qué se puede y qué no se puede hacer con las herramientas estándar y cómo se pueden modificar o construir especialmente las herramientas. Esta experiencia le permite al taller hacer cosas con sus máquinas que asombran incluso a los desarrolladores de máquinas. "No utilizar estas máquinas en todo su potencial es como conducir un coche de carreras a 50 millas por hora", dice el Sr. Davis. En Micro Med, les gusta conducir rápido.

Pero eso es solo en sentido figurado, ya que lograr tasas rápidas de remoción de metal claramente no es de lo que se trata este taller. Una preocupación crítica para la industria médica es cómo se termina la pieza, sin rebabas y estéticamente impecable, pero la eficiencia y la calidad de esa operación final tienen mucho que ver con la forma en que se eliminó el metal en primer lugar. El acabado es una operación manual y, como cualquier otro taller de metalurgia de precisión, es algo que les gusta mantener al mínimo. "Con mucho gusto cambiaremos el tiempo de la máquina principal por el tiempo de acabado", dice el Sr. Davis, pero solo pueden cosechar la recompensa de ese intercambio mediante la construcción cuidadosa de la rutina de mecanizado.

Las rebabas son probablemente la mayor preocupación. La mejor manera de lidiar con las rebabas es prevenirlas y, si son inevitables, administrar el proceso de tal manera que puedan eliminarse fácilmente en un proceso secundario razonablemente eficiente. Eso significa que deben preocuparse por la dirección de la rebaba, su tamaño y lo que se necesitará para romperla. Estas consideraciones pueden tener un gran impacto en los tiempos de ciclo. En este caso, sin embargo, la velocidad no es tan importante como el estado de la pieza a la salida de la máquina.

La gestión de la deflexión de la pieza es otro factor que puede agregar un tiempo muy notable a los ciclos de mecanizado, y quizás el área de los mejores secretos comerciales del taller. Tenga en cuenta que Micro Med mantiene una integridad dimensional precisa en una gama de piezas muy delgadas fabricadas con materiales extremadamente difíciles de mecanizar y, a menudo, se cortan con herramientas delicadas que son incluso más propensas a desviarse que la pieza de trabajo. Deben comprender en un grado extraordinariamente fino las velocidades, los avances y las profundidades de corte apropiados para estas condiciones. Por ejemplo, un hilo que parece que debería tomar ocho pasadas, de hecho puede tomar 18. También han descubierto formas de enhebrar en secciones y combinarlas perfectamente. Con frecuencia es un proceso lento y laborioso, pero vale la pena porque la previsibilidad del proceso es la principal preocupación del taller.

La vida útil de la herramienta es otro factor importante, no tanto por el costo de las herramientas en sí como, nuevamente, por mantener el control cualitativo del proceso. Los operadores deben permanecer constantemente atentos para eliminar las herramientas desgastadas de un proceso antes de que se salgan de control. Y deben eliminar por completo las herramientas deficientes del proceso. La calidad de la herramienta es crítica incluso con algunos materiales aparentemente blandos como el platino, especialmente con el platino, que es un material altamente abrasivo y, obviamente, de tal valor que la chatarra es una propuesta costosa. O, como dice el Sr. Davis de manera más sucinta:"Cuando se perfora un orificio de 0,012 pulgadas de diámetro, la calidad de la herramienta es bastante crítica y no se puede suponer que cualquier herramienta disponible en el mercado hará el trabajo".

Debido a que las tiradas promedio son de 1500 a 2000 piezas, y los centros de torneado/fresado multieje son activos bastante costosos para permanecer inactivos, los operadores deben ser muy buenos para poner y sacar trabajos de las máquinas. Una forma de hacerlo es preestableciendo las herramientas. En algunas máquinas, por ejemplo, han comprado torretas adicionales. De esta manera, las herramientas se configuran y califican fuera de línea "dentro de un par de 'décimas'". Luego, una vez que se montan esas torretas, solo se necesitan algunas piezas de configuración para poner el proceso en marcha. Eso no quiere decir que se estén acercando a tiempos de cambio de un solo dígito; estas máquinas son demasiado complejas. Pero están ejecutando trabajos en una hora en lugar de las seis que se necesitarían para cargar y marcar individualmente todas las herramientas en la máquina.

Y hay muchas otras cosas que saber. La programación es importante, pero los controles de la máquina ofrecen una gran ayuda en este sentido. Las operaciones individuales de torneado o fresado se pueden programar de forma independiente, y luego el CNC las compila automáticamente en una sola rutina eficiente. La sujeción de piezas también es fundamental, especialmente para recoger piezas mecanizadas en el husillo secundario y, a veces, se fabrican collares especiales. Es mucho saber. Pero el dominio del taller de esta información crítica del proceso ha sido, según sus propios cálculos, la diferencia crucial entre Micro Med y su competencia.

Empujando el sobre

Micro Med ha cosechado parte de este conocimiento haciendo las cosas esperadas a diario y prestando mucha atención a los resultados. Usan SPC para calificar cada nuevo proceso, por ejemplo, y luego grafican el proceso por el bien del control de producción. Pero la medida más grande de la ventaja competitiva más potente del taller proviene de su persistente inclinación a ampliar los límites del proceso, buscando constantemente nuevas eficiencias que no socaven sus estándares de calidad.

Sin duda, los hermanos Davis se enorgullecen considerablemente de su "proceso aventurero", su inclinación a probar nuevas ideas y resolver los problemas difíciles. Pero no es simplemente bravura lo que los impulsa; creen que la experimentación continua con los procesos proporciona las experiencias de aprendizaje que el taller necesita para mantener su ventaja competitiva. Esa es una gran parte de la razón por la que este taller de producción está dispuesto a hacer prototipos (trabajar simultáneamente en piezas y procesos en equipos de producción) por el conocimiento que proporciona. Literalmente, buscan casar los alcances más remotos de su muy capaz equipo de producción con los requisitos inusuales de la industria a la que sirven. Debido a que las personas clave de la tienda son de la industria médica, tienen una ventaja significativa en este sentido. Poseen un gran conocimiento de los procesos apropiados dentro de las limitaciones del campo, e incluso pueden contribuir en gran medida a ayudar a los clientes a desarrollar diseños, mejorando la capacidad de fabricación sin sacrificar la funcionalidad ni encontrarse con limitaciones reglamentarias comunes. Por estas razones, los gerentes de la tienda están decididos a mantener el negocio muy enfocado. Micro Med es mejor en torneado de tipo suizo multieje con estándares de muy alta calidad, y eso es lo que seguirán haciendo. Curiosamente, este fuerte y consistente sentido de enfoque ayuda a los empleados del taller a ajustar sus propios estándares de calidad personal a un nivel apropiado para los tipos de clientes que atiende Micro Med, lo que a su vez ayuda al taller a lograr el equilibrio adecuado entre calidad y eficiencia. Ese es un tema delicado en la industria médica, que se está volviendo cada vez más consciente de los costos, pero donde las piezas todavía tienen que verse perfectas. "Quieres inculcar un deseo de perfección", dice el Sr. Davis, "pero al mismo tiempo, no quieres que pierdan el tiempo alcanzando un nivel que está más allá de los requisitos prácticos del trabajo". Es un equilibrio delicado, y él siente que no se prestará para traer más mecanizado de tipo básico a la mezcla. O el taller tendría costos excesivos por dichas piezas o, peor aún, introducirían una ambigüedad destructiva en el taller en cuanto a lo que significa "suficientemente bueno".

Entonces, Micro Med continuará enfocándose en las partes difíciles. El Sr. Davis cree que hay muchos más por ahí, y está más que dispuesto a arriesgarse con la capacidad de su taller para seguir compitiendo con éxito por ese trabajo. SMS

Nota del editor:dos semanas después de nuestra visita a Micro Med, la empresa anunció que se había vendido a Uniform Tubes, un fabricante de componentes tubulares personalizados. Uniform Tubes brindará a Micro Med un mayor soporte de ingeniería y ventas. Según Joe Davis, la gestión y la misión de la empresa permanecerán intactas.