De los cimientos a la innovación: el pasado, presente y futuro de la manufactura

A menudo pensamos en la manufactura en términos de las últimas tendencias y tecnologías. Sin embargo, debemos recordar que la manufactura se construye capa tras capa de desarrollos y logros previos que han expandido nuestro conocimiento del proceso de manufactura. Quienes usan las tecnologías de manufactura de hoy pueden no darse cuenta, pero las herramientas que usan son posibles gracias a las generaciones de desarrolladores de tecnología que los precedieron.

Con eso en mente, he estado pensando en algunas de las cosas que he encontrado en mi larga carrera en manufactura. Es notable cuánto hemos avanzado en manufactura en los últimos 40 años. Las soluciones de manufactura de hoy no existían hace años, así que nuestro enfoque para resolver problemas era muy diferente entonces. Mientras revisaba algunas de las cosas que me había prometido reducir o eliminar en mi sótano, me encontré con una pieza de acero inoxidable que me recordó una experiencia importante que tuve hace muchos años.

A principios de los 80, el uso de computadoras pequeñas en talleres de máquinas estaba comenzando. Estaba decidido a unirme a quienes aplicaban computadoras al proceso de manufactura. Esto fue antes de que las computadoras personales IBM estuvieran disponibles; convencí a mi esposa de que si podía comprar una computadora Apple II+, podría ganar algo de dinero creando programas NC para pequeños propietarios de talleres de máquinas en mi área.

Después de conseguir la computadora Apple, no tenía idea de cómo iba a hacer que mi predicción funcionara. En esos días, todas las computadoras pequeñas se usaban principalmente para juegos y contabilidad. Casi no había programas de computadora para manufactura. Luego, en agosto de 1982, fui comisionado para escribir un programa NC para Illinois Institute of Technology Research en Chicago.

Este programa iba a ser parte de una demostración de celda de trabajo para ejecutivos de GM, Ford y Chrysler. El plan era crear la celda y luego atraer a los ejecutivos para presenciar su operación después de que asistieran al IMTS 1982, también en Chicago. Escribiría cuatro programas para producir válvulas, incluyendo el vástago y la cabeza de cada una.

La celda consistía en un torno NC, una estación de endurecimiento por inducción, una estación de inspección (pasa/no pasa), un robot montado en el suelo y una estación de limpieza. Hasta este punto, no había usado mi computadora para escribir ningún programa, incluyendo programas NC manuales. Tampoco sabía cómo iba a entregar el programa terminado más que usando una impresión, y no tenía impresora —lo cual en ese momento era un artículo muy caro (pude agregar una seis meses después tras ahorrar). Sin embargo, tenía dos unidades de disquete de 5¼" en mi sistema para poder guardar lo que escribía.

Este proyecto fue dirigido por el difunto Dr. Keith McKee y varios de sus colegas. Debo admitir que ellos eran mucho más avanzados en el uso de la computadora Apple que yo. Habían modificado una Apple como la mía pero con varias adiciones a los backplanes en la placa base. Crearon interruptores en las tarjetas que instalaron en los backplanes, y pudieron controlar los interruptores de encendido/apagado en todas las máquinas de la celda. Además, como su computadora era como la mía, podía entregar disquetes para mi parte del contrato.

En ese punto, pensé que todos mis problemas estaban resueltos. Poco sabía lo que estaba por venir. En ese momento, había pasado varios años en manufactura pero acababa de empezar a escribir programas NC y solo en un tipo de máquina, un torno Cincinnati Cinturn. De ninguna manera se parecía a la máquina que querían que programara —un torno Takasawa bien usado con un viejo control FANUC. El control FANUC ocupaba tanto área como la máquina. Estaba muy lejos de los controles modernos que usualmente residen dentro del colgante de una máquina. Tan grande como era el control, aún solo podía ver un bloque de información a la vez. Te puedes imaginar cuán largo y tedioso sería solucionar un programa en esta máquina. Esto era solo el comienzo de mis problemas de programación.

Rápidamente aprendí que no había ningún código G que pudiera emitir que creara una curva parabólica. Al principio, pensé que podría unir un montón de interpolaciones circulares que serían suficientes. No funcionó. Lo que descubrí fue que este viejo control FANUC no me permitiría emitir interpolaciones circulares sucesivas. Aun así, pude completar los primeros tres programas después de muchas correcciones. La nariz en estas piezas tenía curvas simples y respondía a comandos de código G.

Fue la cuarta pieza la que nos dio grandes dolores de cabeza. La curvatura de la cabeza en esta pieza se asemejaba a una parábola. Mi enfoque fue hacer algunas aproximaciones pequeñas para la curva parabólica. Quizás podría hacer posiciones alrededor de la curva a intervalos de 0.001" (0.0254 mm) que seguirían de cerca la curvatura. ¡Cómo anhelaba algún tipo de software que pudiera hacer estos cálculos por mí!

En ese momento, había un programa de software para computadoras Apple llamado VisiCalc. Sin embargo, era un programa de hoja de cálculo usado principalmente para contabilidad y fue el precursor de Lotus 1-2-3 y Microsoft Excel.

Nos estábamos quedando sin tiempo para completar el proyecto, y aún no había podido producir un programa funcional para la válvula con nariz parabólica. El viejo control FANUC enloquecía cuando encontraba los arcos de código G. En desesperación, recurrí al software VisiCalc para resolver mi problema. Usando la fórmula para esta parábola, pude cargarla en una celda y replicar las posiciones X y Z. Esto resolvió mi problema, y completamos el proyecto a tiempo.

Me pregunté si el software CAM de hoy podría resolver mi problema de hace muchos años. Descubrí que el software Geopath tenía provisiones para formas —y una de ellas era una parábola. Revisité el plano de casi 40 años, enchufé el punto focal y la longitud en el software y ¡voilá! Devolvió la forma exacta en el plano. Cargué esta forma en Mastercam y creé un programa de inmediato.

Este revivir mi experiencia de hace mucho tiempo me recuerda cuánto progreso hemos hecho desde entonces. Lo que me tomó días hacer entonces ahora toma minutos.

A lo largo de mi carrera en manufactura he ocupado muchos puestos, incluyendo maquinista, supervisor NC, jefe de departamento y gerente de operaciones. Mi trabajo actual es como profesor titular de tecnología de manufactura en Richard J. Daley College en Chicago, donde abrimos un nuevo centro de tecnología de manufactura de 35 millones de dólares justo antes de la pandemia. El centro está lleno de equipos y laboratorios modernos de manufactura, mecanizado y soldadura. Aquí, ayudo a mis jóvenes estudiantes a aprender en equipos que difícilmente podrían haber sido soñados hace 40 años.

Pero ese equipo —y las nuevas habilidades de nuestros estudiantes— se construyen sobre los innumerables millones de proyectos de desarrollo como el que produjo mi válvula parabólica. La tecnología de manufactura tiene una rica historia en este país, de la que todos podemos estar orgullosos.