Acelere la producción: Estrategias probadas para reducir el tiempo de ciclo en mecanizado automotriz

El desafío de mejorar el tiempo de ciclo en operaciones de máquina y corte a menudo tiene a los maquinistas buscando nuevas soluciones. Aquí cómo los talleres lidian con grandes volúmenes, estrictos controles de proceso y la alta calidad que la industria automotriz requiere.

Hay una visión asociada con el mecanizado automotriz, una que incluye máquinas herramienta dedicadas produciendo piezas de acero y hierro fundido por miles de millones.

Esa visión ha cambiado algo en la última década más o menos, ya que los fabricantes de automóviles y sus proveedores han pasado a sistemas de manufactura flexible y materiales avanzados.

Pero el hecho permanece que las cantidades de producción son significativamente más altas en automotriz que en otras industrias.

Los talleres que deseen perseguir tal trabajo deben tener sus lápices extremadamente afilados, sus niveles de aseguramiento de calidad en orden prístino, sus registros de entrega a tiempo exactamente eso —a tiempo— y, además de todo eso, estar preparados para recortar unos puntos porcentuales de su precio por pieza cada año.

Para lograr todo eso se requiere —entre otras cosas— las herramientas de corte correctas, junto con el conocimiento de aplicación necesario para lograr los tiempos de ciclo más cortos y la mejor vida de herramienta posible.

Manteniendo la consistencia de sus herramientas de corte

Este conocimiento es valioso para cualquier fabricante, incluso aquellos que se especializan en el trabajo de alta mezcla, bajo volumen típico de la mayoría de los talleres de trabajo. La pregunta entonces es: ¿Cuáles son esas herramientas de corte, y qué atributos tienen que las separan de herramientas de propósito más general?

Adam Glover, gerente de distrito en OSG USA Inc., explica que los fabricantes de alto volumen buscan consistencia en sus taladros y fresas de extremo en lugar de cualquier geometría, grado o recubrimiento específico.

— "El diseño y las características de mecanizado de las herramientas automotrices serán bastante similares a las usadas por talleres de trabajo, pero cuando estás produciendo un millón al año de algo, no puedes tolerar sorpresas", dice Glover.

— "Necesitas vida de herramienta predecible, y cuando es hora de cambiar un taladro u otra herramienta redonda —o cualquier cortador, para el caso— quieres ponerlo en marcha y dar a inicio de ciclo", añade. "Esa es la máxima prioridad, por eso los fabricantes de automóviles siempre seleccionan las herramientas de mayor calidad disponibles, sin importar el precio."

Equilibrando el presupuesto

Pero espere —cualquiera que haya cotizado piezas mecanizadas para la industria automotriz sabe que la orden de compra generalmente va al proveedor que puede ofrecer el precio por pieza más bajo. ¿No sugiere eso que los talleres deberían ser frugales al planificar sus presupuestos de herramientas? No realmente, dice Brent Marsh, gerente de desarrollo de negocios para el área automotriz de Norteamérica en Sandvik Coromant Inc.

— "La naturaleza repetitiva del mecanizado automotriz de alto volumen exige que la variación en los procesos, las máquinas herramienta, el sujecionado, los galgos, y especialmente las herramientas de corte se mantengan al mínimo durante un período más largo", dice Marsh.

— "Todo requiere buena capacidad de proceso, con menos dependencia de los operadores interviniendo manualmente para lograr los resultados finales deseados", añade. "Son estos factores los que determinan el precio por pieza más bajo sin importar lo que esté mecanizando."

Eso está bien para los fabricantes de automóviles con su afinidad por el hierro fundido, acero y aluminio, pero ¿qué hay de todos los demás? Los talleres de trabajo mecanizan todo, desde acero inoxidable hasta Inconel, compuestos a aleaciones de alta resistencia. La previsibilidad ciertamente es importante aquí también, pero pagar un precio premium por herramientas redondas premium podría ser menos agradable dada la necesidad de cambios más frecuentes —en este entorno, las herramientas de corte a veces se usan por una fracción de su vida potencial y luego se guardan en el estante o en la caja de herramientas de un maquinista. ¿Vale la pena la herramienta premium?

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Más allá del hierro fundido

Chad Hefflinger piensa que sí. Un ingeniero de aplicaciones senior en Kennametal Inc., se especializa en herramientas de diamante policristalino (PCD) y nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN), y pasa gran parte de su tiempo apoyando a fabricantes de equipos originales (OEM) y proveedores de Nivel I automotrices.

Hefflinger está de acuerdo en que el costo más bajo por pieza a menudo se entrega con las herramientas de corte más caras.

— "Debido a la longevidad que ofrecen estas herramientas y la naturaleza exigente del trabajo automotriz, es muy fácil justificar el costo más alto de PCD y PCBN", dice.

Pero no olvide el carburo, añade Hefflinger. Mientras que las herramientas PCD se usan comúnmente para fresar y mandrinar bloques de motor, culatas y carcasas de transmisión de aluminio fundido, y PCBN es la opción para componentes de hierro fundido y acero endurecido, el carburo sigue siendo una opción popular para algunos de los materiales más nuevos, incluyendo hierro grafito compactado (CGI) y aceros de aleación de alta resistencia, ambos con uso creciente en el espacio automotriz.

Adam Glover de OSG señala que el acero inoxidable y otras aleaciones están en aumento también, y que el carburo sigue reinando supremo para cualquiera que mecanice estos metales.

— "Trabajo con cuatro talleres que fabrican componentes de riel de combustible, que suelen ser acero inoxidable 316, pero también veo 304 inoxidable, 2205 dúplex, 4140 y 8620 aceros de aleación —es prácticamente toda la gama", dice. "Incluso estamos viendo algún uso de compuestos, como con el marco interior del parachoques en el nuevo Corvette. Sea lo que sea que los fabricantes de automóviles estén mecanizando, los requisitos son básicamente los mismos —larga vida de herramienta, alta productividad y calidad consistente."

Cuando los segundos cuentan

Cada uno de los expertos entrevistados para este artículo dice que las herramientas personalizadas son bastante comunes en aplicaciones automotrices.

— "Vemos muchas solicitudes de escariadores de hoja ajustable usados en aplicaciones de superacabado, taladros escalonados combinados y herramientas de ranurado, cortadores PCD avainados y una gran cantidad de otras soluciones personalizadas", dice Brent Marsh de Sandvik Coromant. "Los segundos cuentan en este entorno, así que los fabricantes de automóviles harán lo que sea necesario para entregar el tiempo de ciclo más corto, lo que a su vez conduce al costo más bajo por pieza."

Hefflinger de Kennametal secunda ese último punto, añadiendo una advertencia: — "Es altamente especializado, cierto, pero también hay algunas similitudes", dice. "Cada motor tiene colectores de admisión y escape, puertos de inyección de combustible, orificios de bujías —esos son todos excelentes aplicaciones para taladros y escariadores personalizados porque los mismos diseños de herramientas pueden usarse en muchos números de pieza diferentes."

Todo esto es bueno para los fabricantes de automóviles, pero ¿qué significa para talleres que no fabrican millones de piezas al año? Quizás nada, excepto una cosa: Los ingenieros que trabajan en Ford, Chevy, GM y todos los demás saben que el trabajo número uno en cualquier proceso de manufactura es desarrollar el proceso más estable posible.

Las sorpresas son asesinas, le dirán, y la mejor manera de evitar los resultantes retrasos de producción y problemas de calidad es comprar las herramientas de mayor calidad disponibles, sin importar la cantidad de piezas o material mecanizado.

¿Qué desafíos ha enfrentado al mecanizar materiales automotrices? ¿Qué soluciones únicas ha encontrado?