Kanfit Ltd.: Fabricación aeroespacial pionera desde los cielos de Israel a tierra

El espíritu emprendedor está vivo y bien en Israel. Un ejemplo es Kanfit Ltd. (Migdal HaEmek, Israel), cerca de Nazaret. Fundada en 1986 como taller de utillaje de compuestos por Shai Fine, ingeniero aeronáutico con amplia experiencia construyendo jets militares, Kanfit, hoy, es principalmente una instalación build-to-print, con algo de trabajo build-to-spec. Fabrica piezas compuestas y metálicas para lo que Shachar Fine, hijo de Shai Fine y VP ejecutivo de desarrollo de negocio, marketing y ventas de Kanfit, llama ensamblajes "fit-and-fly". Sus focos de negocio incluyen la industria aeroespacial, por supuesto —militar, comercial y aviación general— pero también dispositivos médicos, energía eólica, carreras y aplicaciones de defensa terrestre.

Haciéndolo todo con los mejores y más brillantes

"Somos una ventanilla única", dice Fine, "y un subcontratista de mantenimiento cero". Con esto quiere decir que la empresa tiene capacidad para hacer herramientas, realizar prototipado, hacer inspección de primer artículo y, en última instancia, producción en serie. Tecnología de producción de piezas de compuestos incluye RTM, infusión, estratificado manual de prepreg, estratificado húmedo y autoclave. Ejemplos de piezas van desde estructuras de cabina y fuselaje y dispositivos médicos únicos hasta magazines de chaff y flare (más sobre esto abajo) y utillaje innovador para prototipado.

Certificaciones incluyen AS9100D y Nadcap. Dice Fine: "Kanfit es la única empresa en Israel con certificación Nadcap para procesamiento RTM". Lleva cuatro años en su ubicación actual, en un edificio de 3.200 m² que duplicó su espacio anterior, con operaciones de piezas metálicas en planta baja y procesamiento de compuestos en planta superior. Toda la capacidad de laboratorio, que es extensa, es interna, por ventaja de coste y plazo.

Pero Shachar Fine dice a CW: "Nuestra raison d'être es traer empleos de calidad al norte de Israel". Entre los 188 empleados de Kanfit hay israelíes nativos e inmigrantes de todo el mundo, incluyendo Alemania, Etiopía, EE. UU. y ex satélites de la Unión Soviética: "Kanfit es un microcosmos de la nación startup", explica Fine. "Creemos que tenemos los mejores y más brillantes ingenieros aquí en Israel. Esto, combinado con el chutzpah de nuestra nación, es clave para nuestro éxito en este entorno empresarial competitivo".

Kanfit también trabaja con el Technion —la escuela de ingeniería del Instituto de Tecnología de Israel— proporcionando empleos y prácticas para que los estudiantes aprendan sobre utillaje, diseño de compuestos y materiales. Un área en la que Kanfit apoya a la escuela es Formula SAE: "Les ayudamos a diseñar herramientas y piezas, como carenados o asientos de piloto, cuando están en nuestras instalaciones. Insistimos en que hagan piezas con sus propias manos, porque creemos que eso permite a los ingenieros diseñar una pieza mejor. En CATIA, puedes diseñar todo, pero en producción, descubres que no puedes fabricar la pieza". Kanfit también apoya fuertemente a trabajadores con discapacidades, dice Fine, y tiene programas ambientales.

La diversa plantilla de Kanfit produce una mezcla igualmente diversa de piezas de compuestos y metal. Para clientes aeroespaciales, estas incluyen carenados de punta de ala, carenados ala-fusela, carenados ala-vientre, puertas de tren de aterrizaje principal y radomos para proyectos de jet de negocios, militares y defensa. Algunas de estas piezas son con núcleo de panal, y Fine dice que se han producido más de 10.000 números de pieza para esos programas.

Kanfit es proveedor Tier 2 (o inferior) para el 787 de The Boeing Co. (Chicago, IL, EE. UU.); el A380 de Airbus (Toulouse, Francia); los ERJ y E2 de Embraer (São Paulo, Brasil); el CSeries, CRJ, serie Global y Challenger de Bombardier (Montreal, Canadá); y Bell Helicopter Textron (Ft. Worth, TX, EE. UU.). Otros clientes incluyen Senior Aerospace UK (Rickmansworth, Hertfordshire, Reino Unido), Elbit Systems (Haifa, Israel), Zodiac Innovative Power Solutions (Eatontown, NJ, EE. UU.), Plasan (Sasa, Israel), Israel Aerospace Industries (IAI, Lod, Israel), Rafael (Haifa, Israel), BAE Systems ROKAR (Jerusalén, Israel), BIRD Aerosystems (Herzliya, Israel) y ORBIT Communication Systems (Netanya, Israel). Kanfit también es proveedor de la Fuerza Aérea Israelí (IAF) y el Ministerio de Defensa de Israel.

Además, Kanfit suministra varios grandes programas de vehículos aéreos no tripulados (UAV) propietarios y, desde 2013, ha proporcionado piezas a la industria espacial israelí, incluyendo un plato desplegable para antena de satélite. Y ha ensamblado numerosos dispositivos médicos para varios clientes.

Kanfit está involucrada en considerable actividad de I+D y recibió, en mayo de 2018, una máquina de colocación automática de fibra (AFP) de Ingersoll Machine Tool (Rockford, IL, EE. UU.) con cabeza montada en brazo robótico. Fine dice que la máquina se compró para prototipado de piezas altamente complejas: "Kanfit será la ubicación del Centro Nacional de Conocimiento de AFP de Israel para procesamiento automatizado de compuestos". Cita, como ejemplo, un bastidor estructural de una pieza (más abajo) consistente en fibra de carbono seca colocada automáticamente sobre núcleo de espuma, procesado luego vía RTM. Los bastidores son prototipos para cuadernas de fuselaje de aviones comerciales.

Otro proyecto de I+D involucra un programa europeo llamado EC Horizon 2020, y dentro de ese, un consorcio llamado Hyperdiamond, que desarrolla un nuevo método de detección de cáncer, usando nano-diamantes. La tecnología emplea imanes muy potentes, y los imanes deben mantenerse, o constreñirse, dentro de jigs compuestos fuertes pero ligeros: "Los compuestos fueron el habilitador para este proyecto", dice Fine.

Un ámbito adicional en el que Kanfit ha entrado es la impresión 3D, pero actualmente todo este trabajo se hace con polvos metálicos, principalmente titanio. La empresa usa una máquina EOS (Krailling, Alemania), pero Fine dice que Kanfit está trabajando en integrar metales con materiales compuestos de cara al futuro.

Crecimiento orgánico, herramientas digitales

La visita de CW comienza en la oficina de control de calidad de Kanfit, donde una máquina Instron (Norwood, MA, EE. UU.) se usa para ensayos de cupones. Fine señala una pequeña máquina CNC donde se cortan cupones de prueba: "Hacemos cupones de prueba con cada pieza bolsada al vacío para ensayos destructivos". Fine señala que Kanfit usa una app de inteligencia artificial llamada OKAPI (desarrollada en Israel) para monitorizar indicadores clave de rendimiento (KPI), para agilizar flujo de trabajo y hacerlo más eficiente. A lo largo de un pasillo, hay gráficos donde se muestran datos KPI de empleados, fomentando competencia amistosa.

Fine también da a CW una rápida mirada a una sala llena de miles de tipos y tamaños de sujetadores. El "chico de sujetadores" prepara kits de sujetadores para ensamblaje, just-in-time (JIT) para piezas que salen de producción. Por el mismo pasillo, vemos dos salas blancas de compuestos, una para piezas de fibra de carbono y otra para fibra de vidrio. Códigos de barras se verifican a lo largo de toda la ruta de producción para documentar el progreso de cada pieza.

Una nueva máquina CNC, comprada recientemente para piezas de compuestos, se usa, por ejemplo, para recortar los "magazines" de chaff-y-flare, o contenedores rectangulares multi-cavidad que son componentes clave del sistema de protección de jets comerciales C-MUSIC. (Ver visita a planta Elbit de CW para descripción completa del sistema). Protege la aeronave contra misiles lanzados desde el hombro; chaff es una colección de pequeños trozos de film plástico recubierto de aluminio que confunde radar reflejando señales de radio; flares son básicamente pequeños fuegos artificiales que generan firmas infrarrojas que confunden el dispositivo de guiado infrarrojo). Según feedback recibido de la IAF, el chaff y flares de Kanfit han superado a los fabricados por otras empresas. Kanfit ha fabricado, según informes, más de 8.000 magazines de chaff-y-flare para uso de fuerzas aéreas mundiales, sin un solo fallo de despliegue reportado causado por defecto de fabricación.

La máquina de recorte CNC ayudó a alcanzar esa meta, dice Fine: "Entendemos que para realizar nuestro objetivo de convertirnos en 'proveedor de elección' para el mercado aeroespacial internacional, necesitamos una ventaja sobre la competencia y debemos aportar valor añadido a nuestros clientes. Continuaremos internalizando nuevos procesos tecnológicos necesarios para producción en volumen significativo".

Fine hace una pausa ante una exposición de piezas de compuestos en la segunda planta, principalmente para proyectos médicos, incluyendo piezas de exoesqueleto compuestas y sondas rectales para cáncer de próstata (los compuestos permiten pieza más delgada). También en exposición: un ala para bomba de planeo. Fine dice que el ala está hecha con más de 100 capas de fibra de carbono, que, aunque aparentemente excesivo, se requiere para cumplir requisitos de rigidez: "Fabricamos el ala usando RTM y logramos 60 % de volumen de fibra".

Otra pieza en exposición se produjo para uso en cirugías cardíacas y consiste en una rosca de vidrio/epoxi RTM rellena de bobinas de cobre alineadas en el mismo plano. El dispositivo debía producirse con tolerancias extremadamente ajustadas (±0,01 mm). Dice Fine: "Podemos alcanzar precisión dimensional en nuestros procesos RTM de ±5 micras. Creemos que es una tecnología infrautilizada en la industria aeroespacial de compuestos".

Kanfit favorece RTM porque el uso de textiles secos y resinas inyectadas en lugar de prepregs reduce costes de material y el proceso produce piezas curadas con contenido de vacíos aceptable mucho más rápido. Fine añade: "Las piezas en autoclave están sobrediseñadas, en mi opinión —por ejemplo, carenados que soportan muy poca carga. Hemos movido piezas de autoclave a RTM, que vemos básicamente como un 'autoclave para pobres'. Ofrece tanta flexibilidad, porque el tiempo de ciclo depende del cliente y la tasa de producción necesaria. Puedes usar calor y ciclo rápido o curado a temperatura ambiente, lo que sea necesario para el caso de negocio".

Gestión de carga de trabajo basada en IA

Fine señala otro ahorro de tiempo. La planta de producción puede manejar unos 4.000 órdenes de trabajo en cualquier momento. Para ayudar a gestionar esa carga, cada orden de trabajo, o traveler, tiene un sensor Bluetooth que conecta con un sistema de software de inteligencia artificial desarrollado por Trekeye (Tel Aviv, Israel). Un sistema de sensores rastrea todos los sensores, y estos emiten alertas si el traveler está en el lugar equivocado o se ha extraviado. "No podíamos usar etiquetas RFID", dice Fine, "porque hay demasiado metal en el edificio. Este sistema ha agilizado realmente todo nuestro proceso de producción".

Luego, CW visita el laboratorio de pruebas físicas de piezas terminadas. Los técnicos señalan que cada pieza de compuesto autoclavada pasa inspección y ensayos no destructivos. Fine guía, a través del área de metrología al área de inspección final, donde las piezas pasan pruebas ultrasónicas; se usan dos máquinas A-scan de Olympus (Waltham, MA, EE. UU.) para ensayos no destructivos (END), junto con un FaroArm de Faro Technologies (Lake Mary, FL, EE. UU.) y un escáner láser de Creaform Inc. (Levis, QC, Canadá). Fine señala que las capacidades de laboratorio de Kanfit incluyen pruebas de propiedades físicas (fracción de volumen de fibra, contenido de vacíos, contenido de resina, densidad), pruebas de propiedades mecánicas (cizalla de viga corta, pelado de tambor de escalada, resistencia a compresión, resistencia a tracción), y pruebas adicionales incluyendo flatwise, lap-shear y flexión a 4 puntos.

Siguiente en la visita es el área de mecanizado, donde hay varios centros de mecanizado Haas (Oxnard, CA, EE. UU.) VF 4SS instalados. Otro router CNC de alta velocidad, que corta variedad de materiales en forma de lámina, estaba en operación, cortando espuma ROHACELL suministrada por Evonik (Marl, Alemania). 40 números de pieza pueden anidarse en un ciclo de corte, señala Fine. Un área de lijado y cabina de pintura están aquí también, junto con área de procesamiento químico para tratamiento alodine de aluminio (inhibidor de corrosión). Toda el agua usada en pasos de metalurgia se recoge y recicla.

Luego, la visita pasa al nuevo edificio de autoclave, una estructura anexa de 850 m² que, señala Fine, es un edificio totalmente "verde". Es decir, usa sistemas pasivos para calefacción y refrigeración, sin aire acondicionado requerido. Construido hace 3 años, alberga el autoclave ASC Process Systems (Valencia, CA, EE. UU.) de 5,5 por 2,1 m mostrado en p. 28. Una pared entera de fotos en el edificio documenta el proceso prolongado y lleno de retrasos requerido para meter el autoclave en el país y colocarlo en el edificio: "Cuando comenzó la huelga laboral del Puerto de LA en 2014", recuerda Fine, "el autoclave estaba en el muelle esperando carga y envío a Israel. Pudimos averiguar cómo transportar el autoclave al Puerto de Houston [TX, EE. UU.] y subirlo a un segundo barco de carga". Fine dice que la empresa está lista para comprar un segundo autoclave pronto, porque el primero ya opera casi a plena capacidad.

Aquí, en otra sala blanca, clase ISO 7, con presión positiva, un cortador plano automatizado Eastman Machine Co. (Buffalo, NY, EE. UU.) corta capas y kits de material almacenado en el congelador cercano. Kanfit usa software de anidado de Plataine (Waltham, MA, EE. UU. y Tel Aviv, Israel) para corte. Proyectores láser Aligned Vision (Chelmsford, MA, EE. UU.) montados en el techo asisten con tareas de kitting y estratificado. Cerca, una nueva máquina CNC de 5 ejes Belotti SpA (Suiso, Italia) se usa para recorte, taladrado y mecanizado, tanto para herramientas como piezas de compuestos. La envolvente de trabajo x/y/z es 5 por 2 por 1,6 m. El área de preparación de herramientas está adyacente al autoclave ASC.

Expansión continua

La visita regresa al vestíbulo del edificio, donde cientos de piezas están en exposición. "Las estructuras híbridas son el futuro de los compuestos", afirma Fine, señalando que compuestos combinados con metales, por ejemplo, en la compleja estructura de cubierta de vuelo de jet de negocios de la empresa, permiten grandes ensamblajes drop-in complejos. El negocio de Kanfit, añade, es 40 % compuestos y 60 % metales, con el lado de compuestos creciendo más rápido que metales a una tasa de 10 % CAGR. Las áreas de crecimiento de Kanfit son aeroespacial, defensa y médico, especialmente estructuras de aplicaciones electromagnéticas (radomos y piezas médicas).

Destacable entre otras piezas en exposición: un tubo de escáner CT de compuesto de carbono de diseño patentado, que Fine dice contiene "muchos secretos comerciales". Un radomo de fibra de cuarzo/epoxi, hecho con panal ox-core, fue desarrollado para cliente militar propietario. También en exposición: una antena VOR (señales de radio en rango 108-117,95 MHz) de compuesto para cliente comercial; Fine dice que las partes metálicas de la antena pueden integrarse fácilmente en el laminado de compuesto. "Pudimos ofrecer al cliente rendimiento de antena mejorado a 40 % menor coste que el diseño original centrado en metal, al mismo peso", añade. Esta antena se expuso en la reciente conferencia AeroDef de Society of Manufacturing Engineers (SME) en Long Beach, CA, EE. UU.

Concluye Fine: "Estamos creciendo..., y perseguimos activamente nuevas tecnologías. Por ejemplo, con el nuevo AFP robótico de Ingersoll, podemos cambiar la cabeza y colocar material termoplástico, y volver a termofijo. Pretendemos seguir expandiendo y construiremos otro edificio en los próximos tres años".