Convertir desafíos difíciles en victorias colaborativas: el enfoque probado de Gentz Industries

Gentz Industries, en Warren, Michigan, es uno de esos talleres que algunos proveedores aman tener como cliente mientras que otros no. Tener a Gentz como buen cliente hará a un proveedor mejor—y todos sus otros clientes se beneficiarán también.

Gentz podría llamarse "desafiante". Sin embargo, enfrentar desafíos es la mejor manera de volverse más fuerte. No es que la empresa sea "difícil" o "exigente" o "siempre regateando duro". Por el contrario, es notablemente abierta, cooperativa y justa. El problema es que Gentz está dedicada a requisitos de producción únicamente desafiantes en aeroespacial y generación de energía. Fabricar componentes complejos de turbinas para el mercado comercial y militar es una parte importante de su negocio. Estos componentes incluyen cámaras de combustión, carcasas de turbinas de alta presión y carcasas de escape. Además de procesos de mecanizado CNC como torneado, fresado y electroerosión, el taller tiene amplia experiencia en conformado de chapa usando prensas hidráulicas, corte por láser, corte por chorro de agua, hidroformado y otros procesos. Quizás su capacidad más destacada es ensamblar numerosas piezas mecanizadas y conformadas en productos terminados usando soldadura TIG, soldadura por haz de electrones, brasado en horno de vacío y otras técnicas avanzadas de unión.

Por supuesto, los requisitos de calidad para componentes de motores a reacción son extremadamente estrictos, y cumplir estos requisitos es la máxima prioridad de Gentz—la reputación del taller en la industria depende de ello. Otras preocupaciones principales son eficiencia y control de costes, que determinan la rentabilidad del taller.

Es notable que en los últimos un par de años, Gentz ha cambiado su enfoque para comprar herramientas de corte. En el mismo período, también ha cambiado su filosofía sobre inversión en máquinas herramienta. Estos cambios son una razón por la que la empresa logra reducir continuamente tiempo de mecanizado, reducir configuraciones y minimizar manipulación de piezas mientras consistentemente cumple objetivos de calidad y coste. Curiosamente, Gentz gasta más en insertos especialmente desarrollados y estilos de portaherramientas personalizados, mientras se ha alejado de comprar máquinas herramienta caras de gama alta. En ambos casos, sin embargo, esto refleja que la empresa se ha vuelto más consciente del valor.

Ser consciente del valor en gasto de herramientas de corte así como en inversión en máquinas herramienta hace una gran diferencia. Esta empresa compra muchas herramientas de corte. Según Mark McWilliams, gerente de compras, el taller gasta unos 1,25 millones de dólares al año en insertos de carburo. Gentz también ha estado comprando bastantes máquinas herramienta, especialmente en el último año mientras aumentaba producción para la carcasa de turbina del motor Pratt & Whitney 150. Desde principios de 2007, la empresa ha instalado 10 nuevas máquinas herramienta CNC.

Para obtener el máximo de su gasto en insertos de carburo y productos de herramientas de corte relacionados, Gentz ha desarrollado un enfoque muy inusual para trabajar con su principal proveedor de herramientas de corte, Seco Tools (Troy, Michigan), y el distribuidor local de Seco, E & R Industrial. El taller realiza foros mensuales en los que presenta sus desafíos de mecanizado más apremiantes a estos proveedores. Estos foros han tenido notable éxito en aplicaciones de torneado, aunque el fresado también se ha beneficiado.

Aunque la nueva filosofía que Gentz sigue en inversiones de máquinas herramienta puede no ser tan innovadora, merece igual atención. Hasta los últimos 2 o 3 años, el taller tenía una mentalidad de "obtienes lo que pagas" que prevalecía en compras de máquinas nuevas. Esto llevó al taller a adquirir mostly máquinas caras, muchas de Japón. Aunque estas máquinas siguen siendo activos altamente productivos, la empresa ha tomado una dirección diferente. Para sus aplicaciones de torneado más difíciles en Inconel y otras aleaciones exóticas, Gentz ha adquirido varios tornos horizontales y VMCs de Johnford y tornos verticales de You Ji, máquinas de Taiwán. Este cambio de pensamiento se debe en gran parte a los esfuerzos de Absolute Machine Tools (Lorain, Ohio), el importador en EE. UU., y su distribuidor, Single Source Technologies. Estas máquinas tanto cumplen los exigentes criterios de rendimiento de Gentz como representan "más máquinas por el dinero". Según Roger Bartolemei, COO de Gentz, recurrir a máquinas fabricadas en Taiwán permitió al taller adquirir tanto la capacidad como la capacidad que necesita para mantenerse al día con la creciente demanda de sus componentes de motores a reacción.

UN TALLER OEM Y DE REPARACIÓN

Aunque el enfoque de Gentz en ciertas relaciones con proveedores puede ser atípico, el taller destaca en otros aspectos. Produce series largas de piezas complejas en volúmenes bajos. Los productos OEM representan alrededor del 80-85% de sus ventas. El 15-20% de las ventas es trabajo de "revisión"—reparación, reacondicionamiento y actualización de piezas críticas de motores a reacción. Debido a que un trabajo de revisión a menudo debe completarse inmediatamente para devolver un avión al aire, Gentz sigue principios de "fabricación de respuesta rápida", una variación de técnicas de fabricación esbelta adecuadas para entornos de taller. Las máquinas herramienta se organizan en celdas auto-suficientes para completar un conjunto de operaciones. Cambio rápido, utillaje estandarizado y fabricación visual (mantener todo a la vista y claramente marcado para identificación a prueba de fallos) se practican en todas las áreas del taller.

La empresa ha estado evolucionando en estas líneas durante años pero ha permanecido fiel a sus raíces como taller aeroespacial desde su fundación en 1949. La ubicación actual en Warren está a poca distancia de su sitio original. Su expansión más reciente, completada en diciembre de 2007, llevó su espacio total de fabricación a unos 12.263 m². Gentz tiene una fuerza laboral creciente, que se acerca a 300.

El enfoque de la empresa para la fabricación es verdaderamente integral. Sus ingenieros trabajan con diseñadores de clientes para mejorar no solo la fabricabilidad de componentes sino también su reparabilidad. Gentz puede desarrollar manuales de reparación y mantenimiento mientras desarrolla procesos de producción OEM y proporcionar paquetes de reparación con la entrega de componentes completados. Los procesos de producción, sin embargo, no permanecen fijos tras el arranque. Pensar en formas de agilizar operaciones y reducir costes comienza de inmediato.

Una paradoja aparente es que la empresa es a la vez cautelosa y agresiva en intentos de mejorar sus procesos de fabricación. Un componente puede representar decenas de miles de dólares en valor añadido cuando llega a cierta operación. Si esa operación es estable y predecible, el taller es comprensiblemente cauteloso con cambios que puedan perturbar el status quo. Cuando el status quo representa un cuello de botella, consumo excesivo de herramienta, resistencia a la automatización u otros niveles de rendimiento menos que ideales de la máquina, el taller busca activamente una mejor manera.

Esta es una razón por la que las interacciones con proveedores de máquinas herramienta y fabricantes de herramientas de corte marcan una gran diferencia para Gentz.

FOROS DE HERRAMIENTAS

Los "foros de herramientas" mensuales son un buen ejemplo de cómo Gentz lleva las interacciones con un proveedor a un nivel nuevo y beneficioso. Asisten personal de Gentz que representan departamentos de programación CNC, ingeniería y compras. El Sr. Bartolomei y Jim Stevens, gerente de fabricación OEM, suelen ser parte del equipo de Gentz en estas reuniones, indicando el nivel de apoyo de la alta dirección para este proceso.

Belinda Smith, ingeniera de aplicaciones de Seco, suele unirse a su contraparte de E & R Industrial en estas reuniones. Cuando surgió la idea de estos foros hace un par de años, la invitación a participar se extendió a otros fabricantes de herramientas de corte cuyos productos estaban en uso en Gentz, pero Seco fue el único en abrazar el concepto con entusiasmo.

Las reuniones suelen centrarse en una operación particular que necesita atención. En esencia, estos foros dan a Gentz la oportunidad de desafiar al proveedor de herramientas a encontrar una mejor manera de realizar esa operación. Tras identificar áreas de preocupación o insatisfacción, el grupo discute opciones y alternativas antes de decidir proyectos específicos de mejora a perseguir. Estos proyectos se priorizan y añaden al "registro de acciones", una lista de proyectos en curso que incluye fecha de inicio, fecha prevista de finalización y notas sobre objetivos de rendimiento específicos a cumplir. El registro de acciones es el principal resultado de cada foro, que suele durar unos 90 minutos.

A menudo, Seco ha desarrollado nuevos grados de corte, geometrías de inserto o recubrimientos en respuesta a elementos del registro de acciones. Cuando estos "especiales Gentz" se demuestran en el taller, algunos probablemente se conviertan en artículo estándar en el catálogo de Seco. Otros son soluciones únicas a las dificultades únicas impuestas por los diseños avanzados de las piezas de Gentz.

El equipo de Gentz entiende que las preocupaciones de coste deben centrarse en el coste del corte, no en el coste de la herramienta. Una herramienta especialmente diseñada probablemente cueste más, a veces considerablemente más, que un artículo estándar. El análisis de coste de pieza ayuda a hacer aparente y justificable el valor de un inserto o ensamblaje de cortador más costoso. Del mismo modo, el equipo reconoce que debe estar abierto a conceptos que desafíen su noción de prácticas de herramientas. Esto puede significar ejecutar una herramienta a velocidades o avances que causen cierta nerviosidad durante cortes de prueba.

Un ejemplo temprano de cooperación exitosa entre Gentz y Seco involucró una operación de fresado de rosca en una carcasa de combustión de Inconel. Basado en la entrada del proveedor de herramientas, el taller pudo ahorrar más de 60.000 dólares al año reduciendo el tiempo para completar 52 agujeros roscados en cada carcasa y eliminando el roscado manual para terminar cada agujero. Al desarrollar inicialmente el proceso de producción para esta pieza, el taller quiso usar un fresador de rosca de 3,96 mm. Desafortunadamente, fresadores de este tamaño de otros proveedores no podían cortar las roscas a tamaño completo sin romperse. Como resultado, el taller tuvo que conformarse con usar un fresador de rosca más grande que no era tan débil, tomando tres pasadas ligeras en cada agujero y dejando las roscas por debajo de tamaño. Roscado manual de cada agujero a tamaño completo requería 90 minutos adicionales en promedio por carcasa.

La Sra. Smith creyó que el taller aún podía producir los agujeros a tamaño con un fresador de rosca de 3,96 mm de la serie Threadmaster de Seco. Estas herramientas de carburo sólido están diseñadas con estructura de micrograno y recubrimiento TiCN. Sin embargo, otros cambios también tuvieron que hacerse. Para optimizar condiciones de corte para este grado, los avances tendrían que duplicarse a 4.928 mm/min y velocidades de husillo subir a 5.000 rpm (lo máximo que la máquina podía entregar). Cambiar a un sistema de sujeción por contracción térmica también sería necesario para minimizar runout en estos ajustes, insistió. Incluso las rutinas de programación tendrían que modificarse. Aunque los cambios propuestos parecían extremos al principio, la lógica del enfoque sistémico era convincente. En pruebas, el nuevo fresador de rosca demostró tener la resistencia y resistencia al desgaste para producir roscas a tamaño completo en dos pasadas en lugar de tres.

Varias lecciones surgieron de esta experiencia. Por una, fue esencial involucrar a ingeniería, programación y personal de taller en la discusión. Por otra, fue importante considerar no solo la herramienta de corte, sino también el portaherramientas, parámetros de mecanizado y rutinas de programación. Además, fue necesario tener un representante del fabricante de la herramienta de corte presente para las pruebas de mecanizado para asegurar que todas las recomendaciones se llevaran a cabo completamente y que los cortes de prueba se realizaran de forma justa.

REPENSANDO EL VALOR

Aunque nunca es tarde para mejorar una operación desarrollando una nueva solución de herramientas, es mucho más difícil superar limitaciones o ineficiencias derivadas de las limitaciones de una máquina herramienta. Porque Gentz comprende a fondo sus piezas, desde la intención de diseño a través de ciclos de mantenimiento y reparación, la empresa usa esta visión para establecer requisitos para nuevas máquinas en términos inequívocos. Sin embargo, ser flexible y pragmático ha servido bien al taller. El cambio reciente a máquinas "con precio de valor" de Taiwán, por ejemplo, es consistente con la apertura característica de la empresa al cambio.

Recientemente, el taller se ha concentrado en impulsar la producción de carcasas y cubiertas de paredes delgadas en aleaciones de alta temperatura como Inconel 718, un material que encuentra frecuentemente. La demanda de estas piezas ha aumentado, especialmente ahora que Gentz tiene nuevos contratos para las carcasas de turbina del motor Pratt & Whitney 150. Típicamente, tanto el OD como el ID de estas piezas se caracterizan por contornos y ranuras complejos con requisitos finos de acabado superficial. Algunas carcasas se acercan a 1.016 mm de diámetro y miden hasta 762 mm de altura. La mayoría comienzan como forjados que pueden pesar 3 o 4 veces más que la pieza terminada. Tras el mecanizado, las paredes pueden ser tan delgadas como 1,5 o 2 mm. La tolerancia dimensional en diámetros es típicamente 0,025 mm. Las tolerancias en anchos de ranuras y acanaladuras intrincadas son a menudo igual de ajustadas.

Para cumplir los pedidos crecientes, el Sr. Bartolomei inicialmente quiso ceñirse a los centros de torneado habituales. Sin embargo, el distribuidor Single Source Technologies le dirigió hacia un modelo de centro de torneado de bancada inclinada Johnford ST que tenía el giro inusualmente grande necesario para manejar la gama completa de diámetros de carcasas. A pesar de esto, el Sr. Bartolomei dudó. ¿No deberíamos considerar las máquinas más caras a las que estamos acostumbrados, se preguntó. En su mente, la rigidez, fiabilidad y precisión de estas máquinas podían darse por sentadas.

Keith Kauzlarich, vicepresidente de ventas en SST, sabía que Gentz no transigía en sus expectativas para máquinas de máxima calidad respaldadas por alto nivel de servicio y soporte. Sin embargo, podía ver que los Johnford y otras máquinas de Taiwán serían un buen ajuste. Por ejemplo, el centro de torneado Johnford no solo tenía el giro excepcional que el taller buscaba, sino también otras características que lo hacen especialmente adecuado para mecanizar Inconel.

La principal de estas es la rigidez. El peso y tamaño de su fundición de bancada así como la construcción de guías caja en los ejes absorberían vibraciones de las fuerzas involucradas en mecanizar Inconel. (Como material de pieza, Inconel es tanto difícil de mecanizar como altamente sensible a vibraciones, por lo que es propenso a chatter.) El motor de husillo de 60 HP y grandes rodamientos de husillo en este torno proporcionarían la potencia para estos cortes, especialmente en desbaste cuando se necesita alto par a bajas rpm. Además, el ángulo de 60 grados de la inclinación de la bancada permite al operador acercarse a las piezas en la zona de trabajo.

Steve Ortner, presidente de Absolute Machine Tools, cree que las máquinas de este fabricante ahora tienen ventaja sobre modelos comparables de Japón porque Johnford no siguió la tendencia a diseños más ligeros y de baja masa favorecidos por fabricantes japoneses para aplicaciones de mecanizado de alta velocidad. Por ejemplo, señala que las fundiciones Meehanite más pesadas en estos tornos proporcionan la rigidez excepcional necesaria para cortar las duras aleaciones aeroespaciales que enfrenta Gentz.

Además de centros de torneado convencionales, Gentz también necesitaba expandir sus recursos para torneado vertical. Sin embargo, los largos plazos de entrega en sus opciones preferidas las descartaron. El Sr. Bartolomei fue dirigido a modelos VTL de You Ji, otra línea de Taiwán importada por Absolute Machine Tools. Como señala el Sr. Ortner, estas máquinas no solo cumplían las especificaciones, sino que también eran productos muy fiables con historiales probados en trabajo aeroespacial. Además, los tamaños de modelo que Gentz buscaba estaban disponibles de fábrica con plazos de entrega cortos.

Un punto que añadió escepticismo sobre las máquinas taiwanesas fue el precio. Ambas marcas eran significativamente menos costosas que lo que Gentz esperaba invertir. Esta era una empresa que nunca buscaba gangas en compras de máquinas herramienta. Escatimar en equipo de fabricación no era su estilo y no la forma de asegurar trabajo de calidad en la exigente industria aeroespacial.

Finalmente, SST organizó que el equipo de Gentz se reuniera en la sede de Absolute en Ohio para demostraciones de las máquinas Johnford y You Ji. Visitas a clientes en la zona que habían instalado estas marcas en aplicaciones aeroespaciales muy similares a las de Gentz también se organizaron. Ambos usuarios mecanizaban Inconel con gran éxito. Esto fue suficiente para convencer al taller para proceder con un pedido. Los primeros dos tornos Johnford se instalaron enfrentados en una celda con grúa superior en el medio para ayudar carga y descarga. Una celda similar con dos VTL You Ji se instaló poco después.

Según el Sr. Bartolomei, las máquinas funcionaron tan bien que pedidos repetidos para máquinas de ambos fabricantes han seguido. Esto incluye un par de VMCs Johnford SV-41H con mesas rotativas de cuatro ejes. Como casi todas las máquinas en Gentz, los nuevos tornos de bancada inclinada, VTL y VMC están en servicio 24 horas al día, 6 días a la semana. El historial de fiabilidad de estas máquinas ha superado expectativas, aunque debe notarse que Gentz tiene un programa disciplinado de mantenimiento preventivo como parte de sus esfuerzos de fabricación esbelta y mejora continua.

FUTURO DE LA FABRICACIÓN

El éxito de Gentz en aeroespacial se ve como modelo para la supervivencia de la fabricación en el sureste de Michigan. Muchos observadores han presenciado el declive de fábricas automotrices en la zona y las pérdidas de empleo que conllevan, solo para concluir que la fabricación no tiene futuro en esta región. Gentz contradice claramente esta perspectiva.

Además de crear empleos bien pagados para una fuerza laboral creciente dentro de sus propias instalaciones, Gentz apoya a otras empresas de fabricación en la zona cuando necesita uno de los procesos que no proporciona actualmente internamente. También apoya a empresas proveedoras locales como Seco Tools y Single Source Technologies. Sin embargo, todos en Gentz entienden que el éxito continuo nunca está garantizado. La empresa tiene que renovar su fuerza desafiándose a sí misma, desafiando a sus proveedores, y manteniendo a sus clientes fuertes también.