Manufactura sin luces: 5 elementos clave para fábricas totalmente automatizadas

La manufactura "sin luces" utiliza tecnología de la Industria 4.0 para automatizar operaciones de modo que funcionen sin mano de obra humana. Permite a las empresas mantener las máquinas en marcha fuera del horario laboral y a pesar de la escasez de talento. Aquí presentamos cinco factores que harán que la manufactura sin luces funcione para usted.

Durante los últimos meses, las empresas manufactureras han enfrentado interrupciones en la cadena de suministro, cierres de instalaciones y disponibilidad limitada de personal debido a la pandemia de COVID-19.

Como resultado, soluciones de automatización como robótica y controles de software se han vuelto más atractivas. La promesa de la manufactura sin luces también ha crecido y podría ser un factor significativo para ayudar a las empresas a operar a plena capacidad.

Las fábricas automatizadas que utilizan manufactura sin luces son totalmente automáticas y no requieren intervención humana. Esto significa que, en lugar de dejar máquinas y herramientas inactivas, la gerencia de una planta puede hacerlas funcionar durante las noches y los fines de semana, cuando los empleados están en casa o cuando los trabajadores no están disponibles.

Existen advertencias. Debe haber suficiente trabajo para que las máquinas y el equipo justifiquen la inversión. No todas las piezas fabricadas son adecuadas para el mecanizado sin supervisión, aunque la mayoría lo son con el enfoque y la ejecución adecuados.

Incluso con esas limitaciones, cuanto más sepa sobre cómo automatizar fábricas, mayor será la producción potencial para ayudar a la rentabilidad. Aquí están los cinco elementos esenciales necesarios para hacer realidad la manufactura sin luces.

1. La combinación adecuada de piezas

Podría pensar que la manufactura sin luces solo es posible para plantas que producen piezas relativamente simples, con tolerancias laxas, por miles, preferiblemente de aluminio u otros materiales de fácil mecanizado.

No es así. Muchas plantas han logrado apagar las luces en componentes de titanio e Inconel de tolerancias estrechas y alta complejidad, incluso en cantidades unitarias.

La receta para el éxito en estos entornos no se basa tanto en el metal que se corta o en las tolerancias que se mantienen. Se trata más bien de los pasos que se toman para dominar las variables del mecanizado.

Si el proceso es estable y predecible, la mayoría de las piezas son candidatas para algún nivel de automatización si se cumplen lo siguiente:

• Mecánica de control de viruta
• Gestión de vida de herramienta
• Metrología en proceso

Una familia de piezas o una pieza que se repite con frecuencia es un excelente punto de partida para cualquier iniciativa sin luces.

2. Las características y herramientas de máquina adecuadas

Cualquier máquina herramienta CNC puede automatizarse, aunque es decididamente más fácil con ciertos tipos de equipos.

Por ejemplo, los tornos vienen de serie con sujeción hidráulica de la pieza, un requisito previo para cualquier automatización. Muchos también están equipados con transportadores de viruta y sistemas de refrigerante a alta presión que ayudan a garantizar que las virutas sueltas no causen problemas durante la noche.

Al agregar un alimentador de barras tipo cargador y un sistema de palpado en proceso para vigilar las cosas, es probable que pueda mantener la máquina funcionando sin supervisión durante uno o dos turnos adicionales.

El uso de un centro de mecanizado vertical requiere más esfuerzo. Necesitará:

• Un robot para cargar y descargar piezas
• Un transportador para mover material en bruto y piezas mecanizadas
• Un torno automático o sistema de palets
• Una forma eficaz de evacuar virutas de la zona de trabajo

Los centros de mecanizado horizontales son los más amigables para la automatización. Un CMH elimina muchas deficiencias del CMV, especialmente cuando está equipado con un depósito de palets o un sistema de palets lineal.

Sea cual sea el tipo o marca de máquina, esta debe tener la potencia de husillo necesaria para desbastar metal eficazmente, ser lo suficientemente precisa para cumplir las tolerancias de la pieza sin supervisión y ser extremadamente confiable.

Las máquinas más nuevas también cuentan con capacidad de red basada en Ethernet. A menudo vienen con sensores avanzados que facilitan el monitoreo de las condiciones de mecanizado y el análisis de eventos que puedan haber ocurrido durante la noche.

3. Herramientas y sujeción de trabajo amigables para la automatización

Una máquina debe tener muchas estaciones de herramienta adicionales y algún tipo de función de gestión de vida de herramienta para maximizar sus capacidades sin luces.

Esto facilita a los programadores de CNC llamar a herramientas de corte de repuesto en intervalos predeterminados o cuando el sistema de palpado indica que una herramienta se ha desgastado. Esto es menos preocupante al cortar materiales como acero dulce o aluminio, pero se vuelve cada vez más importante con acero inoxidable y superaleaciones.

Esto presenta otro argumento fuerte a favor del CMH: la mayoría de los fabricantes de máquinas ofrecen opciones para cargadores de herramientas masivos y sistemas de almacenamiento de herramientas centralizados. Un torno multitarea con capacidad de cambio de herramientas es una opción mucho mejor para trabajo sin luces que un torno de torreta básico.

¿Cuál es el tooling adecuado? Es algo irrelevante desde la perspectiva de la automatización, aunque invertir en sistemas de portaherramientas de doble contacto Capto, HSK, KM o equivalentes siempre es una buena idea para plantas que valoran el tiempo de actividad y la eficiencia de la máquina.

Otros tipos de tooling importantes para la manufactura sin luces incluyen: sujeción de cambio rápido tipo punto cero, mordazas y fijaciones de cambio rápido, y tornos hidráulicos o neumáticos. Todas estas áreas de tooling aumentarán la flexibilidad de la planta y reducirán el tiempo de inactividad de la máquina.

4. Monitoreo remoto, software y maquinistas de guardia

El palpado montado en el husillo o la torreta es crítico para la detección de herramienta rota, validación de posicionamiento de la pieza y medición en proceso. Estos sistemas ahora son estándar en muchas máquinas herramienta.

Quedaron atrás los días de programas macro complejos. Los sistemas y software de monitoreo actuales son mucho más fáciles de usar que antes.

El palpado es un componente necesario de cualquier estrategia de mecanizado sin luces, pero las plantas también deben tener algún nivel de capacidad de monitoreo remoto. Esto podría ser algo tan simple como una notificación del CNC al teléfono del maquinista de guardia de la semana sobre una máquina que se detiene.

También puede montar cámaras dentro de cada máquina y monitorearla a través de la red privada virtual de la empresa.

Cabe señalar que un enfoque sin luces aún requiere cierta intervención humana, como cuando una máquina se detiene inesperadamente o falla una herramienta. Lo último que cualquier planta quiere es una parada total que afecte la producción diurna. El objetivo es evitar el tiempo de inactividad, después de todo.

5. Una inversión de tiempo y capital

La manufactura sin luces requiere un esfuerzo en desarrollo y validación de procesos, configuración y gestión de rutinas de palpado, gestión de vida de herramienta, robots y pinzas, y sistemas de monitoreo remoto.

Además de todo eso, las propias máquinas herramienta deben mantenerse en excelente estado de funcionamiento. Preste especial atención al mantenimiento rutinario de máquinas y herramientas, gestión de refrigerante y organización de la planta para que las sorpresas nocturnas se mantengan al mínimo.

Pasar a manufactura sin luces es un viaje integral. Maximiza las horas de mecanizado disponibles y el potencial de una planta.

¿Está trabajando con manufactura sin luces? ¿Qué desafíos ha enfrentado? Comparta sus pensamientos en los comentarios a continuación.