Aztalan Engineering: Pioneros en automatización de operaciones de máquinas-herramienta

La automatización de máquinas-herramienta no es idea nueva en Aztalan Engineering de Lake Mills, Wisconsin. Para este fabricante por contrato, usar automatización para cargar/descargar piezas es práctica establecida. En los 90, la compañía tomó producción de un conjunto de componentes de otro taller, comprando e instalando los dos tornos CNC cargados por robot que el taller previo usaba. La celda entrega alta productividad hoy.

Y sin embargo, la experiencia con estos robots no significaba que el tercer torno añadido a esta celda obtendría robot propio. Cuando demanda creciente justificó nuevo proceso con torno adicional, Aztalan observó de cerca si carga manual de este torno adicional bastaba para mantener el ritmo. Lo fue por un tiempo. Pero cuando se pronosticó aumento adicional, quedó claro que se necesitaba nuevo robot para la máquina más reciente. Por tanto, un robot FANUC M10iA se ha añadido ahora a este torno Okuma LB 2000. Así, esta celda en Aztalan incluye ahora robots y tornos separados en edad por casi 20 años.

Variedad de opciones de automatización

La celda es uno de varios ejemplos de automatización en esta compañía. El alcance de automatización que Aztalan usa es instructivo. Primero, ilustra la variedad de opciones que podrían tener sentido en entorno de mecanizado por contrato. Segundo, y quizás más significativo, la experiencia de Aztalan ilustra por qué no dejarse influir por el desafío de abrazar la automatización. Aztalan enfrenta este desafío. La compañía avanza rápido, y aumentar capacidad mediante automatización es a menudo la mejor forma de cumplir demandas de producción. Pero aun así, dice Kirk Kussman, director de ventas y marketing, las tecnologías de automatización tienden a enfrentar obstáculos extra para justificación. "Siempre es difícil comprar una máquina que no hace viruta directamente".

Complicando esto está la gama de posibilidades de automatización. Tener éxito con un tipo no revela el valor de otros. Por ejemplo, éxito con tornos cargados por robot no bastó para mostrar la mejor forma de automatizar cierto proceso de mecanizado de colectores. La mejor solución no fue robot, sino sistema de paletas flexible Fastems con centro de mecanizado horizontal. En lugar de llegar solo, Kussman dice Aztalan lo abrazó tras su proveedor Morris Midwest argumentar que había forma rentable de automatizar ese número de pieza también.

Construyendo conciencia

Parte de por qué Aztalan avanza rápido hoy es la decisión deliberada de hacerlo. Hace ~4 años, lanzó esfuerzo de ventas/marketing para aumentar volumen de negocio. Tenía poca notoriedad entonces, pero ahora es más reconocida, especialmente por fabricantes de tecnología médica —sector mayoritario del negocio. Hoy, dice Kussman, Aztalan rutinariamente puja en RFQs mayores. También ha ganado confianza de firmas de ingeniería de diseño, beneficio que permite involucrarse en desarrollo de nuevos productos consultando fabricabilidad.

Todo esto ha llevado a mayor actividad. La compañía respondió en parte expandiéndose, con CEO Jim Brey diseñando instalación de expansión que más que duplicó espacio productivo al abrir hace dos años. También aumentó plantilla, aplicando automatización para aumentar valor que personal entrega.

Un torno de doble husillo cargado por pórtico Okuma LFS es otro ejemplo de automatización que funciona bien en este entorno. Aunque Aztalan es taller por contrato (mucho trabajo de acuerdos largo plazo), aún debe ser tan responsivo como taller de trabajo en cumplir requisitos fluidos de cantidad y entrega. La máquina LFS, con dos husillos de torneado hacia adelante, ha sido valiosa para mecanizado alto volumen de pieza automotriz. El pórtico superior no solo carga/descarga, sino que pasa pieza entre husillos para mecanizado cara A y B, manteniendo múltiples piezas en trabajo. Recientemente, asignaron segundo número de pieza a esta máquina, y preparan mordazas y pinzas para familia de 4 piezas. Aunque el torno de doble husillo cargado por pórtico es recurso eficiente de alta productividad, sigue siendo máquina CNC con flexibilidad que esto implica —permitiendo transiciones rápidas entre números de pieza según necesidad.

Llenando el tiempo

Algo similar puede decirse del centro de mecanizado horizontal, también de Okuma, servido por sistema de paletas Fastems. De 10 paletas, 5 están configuradas para una pieza particular —colector mecanizado en aluminio macizo. En cada una, la lápida sostiene 8 piezas aluminio: 4 bloques para cara A, 4 semi-mecanizadas para cara B. Paletas restantes disponibles para otras piezas durante pausas en producción de colectores, entregados ~15.000/año.

Aztalan podría producir esta pieza eficientemente con HMC independiente. Incluso con 8 piezas por lápida, cargar un set a mano en una paleta mientras el actual corre en otra podría eliminar esencialmente tiempo de configuración. Pero el siguiente paso más allá de HMC es algo como sistema Fastems. Lo que esta automatización añade al HMC ya eficiente es el tiempo perdido cuando no hay empleados. Con 2 turnos de 10 horas, Aztalan captura 20 horas/día laborable. Sin embargo, mecanizado sin luces con sistema paletas aumenta capacidad dramáticamente. En día laborable, mantiene máquina corriendo 4 horas restantes. Fin de semana, permite 6 horas adicionales. Este extra de 26 horas aumenta producción HMC >20%.

Incluso cuando personal está presente, la máquina con paletas esencialmente corre desatendida. Típicamente, operario tiene hasta 6 horas para irse y atender otras máquinas antes de volver a descargar terminadas y cargar nuevas.

Manteniendo el ritmo

Esos tornos cargados por robot —máquinas con las que empezó automatización en Aztalan— hacen componentes para sistema de administración de fármacos. Automatización en esta celda, que ahora incluye robot en torno más nuevo, libera al operario de celda para realizar tarea vital: inspeccionar piezas terminadas. Tolerancias dimensionales de componentes acoplados en esta celda son exigentes, con características que incluyen convexidad/concavidad general de 5 micras.

Aztalan ha invertido en tecnología de medición para que inspección requerida mantenga ritmo con mecanizado automatizado. Sistema de medición de forma Tropel de Corning usa metrología láser para mapear piezas terminadas. Dispositivo representa nivel de tecnología de inspección raro en entorno de mecanizado por contrato.

Esto sugiere siguiente nivel de desafío que automatización típicamente trae. Sistemas productivos automatizados son a menudo tan productivos que mantener flujo requiere sistemas responsivos antes y después de mecanizado. Medición eficiente cumple demanda velocidad post-mecanizado. Mientras, Kussman dice invertir en software Exact JobBoss —no solo comprarlo, sino tomar tiempo para poner en juego capacidades completas— ha sido esencial para organizar trabajo antes de mecanizado y configurar producción más eficientemente.

Hacer proceso aún más responsivo previo a mecanizado es reto principal ahora, dice. La compañía busca formas de expandir capacidad de programación CNC para mantener ritmo con flujo de trabajo aún acelerado. Programación a pie de máquina será parte de solución, dice. Hay talento en planta, y no cada trabajo necesita programarse en Ingeniería. Además, aprenderán a confiar más en automatización dentro de software CAM para generar trayectorias rutinarias automáticamente —pero no es fácil. Entendiblemente, programadores quieren asegurar que cada característica crítica de pieza alto valor se programe correctamente. Prefieren supervisar cada paso directamente. Así, apagar luces en mecanizado es una cosa, porque es posible ver robot y máquina en acción antes de apagar. Pero apagar luces en programación es distinto, porque software no ofrece forma similar de mirar dentro. Adoptar automatización CAM requerirá incluso mayor confianza que carga automatizada. La máquina-herramienta, resulta, es una de las partes más fáciles del proceso para automatizar.