Cómo cambiará el mecanizado en la Industria 4.0

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Publicado el: 22 de julio de 2019, | Por el Director de Proyectos de Sendot Technology

La Industria 4.0 está ocurriendo. No hay duda de eso ahora. Grandes empresas e incluso países enteros ya están invirtiendo en esta iniciativa y los resultados parecen prometedores. La Industria 4.0 es un nuevo concepto de fabricación que emplea todas las tecnologías de la información para proporcionar una forma automatizada más eficiente de producción. Este concepto va a influir en muchos tipos modernos de procesos y equipos de fabricación. Una de las ramas más avanzadas de la fabricación es la tecnología de mecanizado CNC. Veamos cómo los métodos modernos de mecanizado y las máquinas herramienta se verán influidos por el próximo cambio en el paradigma de fabricación.

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Toma de decisiones con Big Data

Uno de los puntos principales de la próxima industria es el llamado Big Data. El tamaño de las bases de datos y la capacidad del ordenador para almacenar y procesar información han crecido tanto que ahora es posible mantener toda la información sobre los trabajos actuales y anteriores de un determinado taller de mecanizado CNC en un solo lugar. No solo eso, sino que los ordenadores y las redes neuronales podrán analizar los datos de mecanizado almacenados para mejorar los parámetros de corte, la sujeción, la elección de la herramienta de corte, etc. Con ello, pueden ofrecer consejos al operario y hacer su trabajo más fácil y eficiente.

Mantenimiento preventivo

Las herramientas de mecanizado como los centros de fresado de 5 ejes, los tornos, las rectificadoras, etc., estarán todos equipados con multitud de sensores y los sistemas de monitorización de big data garantizarán que esta información se recopile en línea mientras las herramientas del operario están funcionando. Esto tiene muchas ventajas. Primero, los sensores pueden estimar la tolerancia y, cuando la herramienta se desgasta demasiado, pueden compensarlo cambiando las coordenadas de la punta o el diámetro de la fresa.

Pero va más allá. Digamos que una de las bombas neumáticas ha sido fabricada con un pequeño defecto. La bomba funcionaba como estaba previsto, pero a medida que pasaba el tiempo se desgastaba más rápido. Los sensores pueden estimar la presión que proporciona esta bomba y ver que se está saliendo de la red normal mucho antes de que se vuelva completamente inutilizable. Así, el operario puede pedir un repuesto con antelación y reemplazarla con solo un breve tiempo de inactividad de la máquina herramienta en lugar de que funcione mal y posiblemente sufra más daños.

Recopilar datos para mejorar la planificación de procesos

No es una información ampliamente conocida, pero las máquinas herramienta en realidad cortan las aleaciones metálicas solo entre el 25 y el 40 % de su tiempo de funcionamiento. Entre el 60 y el 75 % del tiempo lo pasan esperando a que esas piezas mecanizadas lleguen de la operación anterior. La tecnología de máquinas herramienta de la Industria 4.0 implica que todos los equipos estarán unidos por un único sistema de gestión digital y funcionarán como una sola célula completa. Si el sistema de gestión conoce las operaciones necesarias para fabricar la pieza y en realidad todas las piezas del taller de mecanizado, puede calcular diferentes rutas de piezas en bruto a una velocidad tremenda. Puede ajustar las rutas una vez que se añade una nueva pieza y básicamente crear un sistema automatizado de fabricación inteligente. El porcentaje de corte real y, por tanto, la eficiencia crecerán considerablemente.

Control de calidad automatizado y virtual

El control de calidad siempre ha sido un asunto complicado; tenías que mantener tu propio laboratorio con herramientas de medición de alta precisión o subcontratar esas operaciones, y eso requiere tiempo y recursos adicionales. Cuando llegue la nueva revolución técnica que trae la Industria 4.0, las máquinas herramienta estarán equipadas con muchos sensores y será posible estimar la tolerancia de la pieza, su acabado superficial, la dureza y otras características evaluando los datos que proporcionan los sensores mientras las máquinas herramienta cortan la pieza en bruto. Esto también disminuirá el tiempo total de control porque la pieza se evaluará sin necesidad de pausar el proceso de fabricación.

Suministro automatizado del taller de mecanizado

La gestión completamente automatizada del taller de mecanizado tiene muchas ventajas. Ya se han dado algunos pasos para la gestión completa de recursos con los sistemas de recursos empresariales como parte de la gestión del ciclo de vida del producto, pero todavía quedan algunas mejoras por hacer. Se produce un tiempo de inactividad considerable en la producción cuando se han pedido los materiales y otros suministros para un proyecto y estás esperando el envío. Este tiempo de inactividad se puede evitar si sabes qué tipo de materiales tienes y cuáles de ellos serán necesarios para el próximo proyecto. Las redes neuronales que gestionarán los talleres de fabricación pueden hacer ambas cosas. Pueden monitorizar los almacenes de suministros y pueden predecir qué materiales y herramientas serán necesarios para fabricar una pieza tan pronto como su modelo o diseño llegue al taller de mecanizado. Incluso pueden formar la lista de materiales y hacer un pedido automatizado a las empresas de suministros. De esta manera, todo el taller de mecanizado no estará en espera debido a la escasez de suministros. Llegarán justo a tiempo, cuando el sistema de fabricación esté configurado para mecanizar la nueva pieza.

Mecanizado en la nube

Los sistemas de Fabricación Asistida por Ordenador (CAM) y las tecnologías en la nube como partes del internet de las cosas harán posible que los ingenieros y operarios accedan a diferentes tipos de máquinas herramienta de forma remota y las configuren para operaciones a distancia. Surgirán nuevos servicios de mecanizado en línea en los que el cliente solo tendrá que subir un modelo CAD de su pieza y luego solo tendrá que esperar a que se le entregue en su puerta. No más discusiones con los ingenieros ni largas horas esperando a que se aprueben los borradores. La fabricación se convertirá en lo mismo que las compras en línea, solo que cada producto es personalizado.

Nuevos sistemas de fabricación automatizados

Cuando llegue la Industria 4.0, la automatización de las máquinas y la integración de sistemas alcanzarán tales niveles que la distribución del taller de mecanizado tendrá que modificarse. Los equipos de fabricación robóticos se integrarán en el proceso de mecanizado para cargar/descargar, sujetar y soltar las piezas en bruto, comprobar la calidad de la pieza, cambiar las herramientas de corte, etc. Una máquina herramienta (o un par de ellas) enlazada con un sistema de gestión virtual con el equipo robótico puede formar la llamada célula de fabricación que puede trabajar sin el operario; solo tienes que proporcionarle metales y compuestos para el mecanizado.