En 2025 y mañana

Empresas de diversos sectores como aeronáutica, máquina-herramienta, bienes de equipo, automoción… participaron en la jornada que bajo el título “¿Qué y cómo se va a mecanizar en 2025”, organizada por IMHE el jueves 25 de abril. Los ponentes, expertos de la Escuela de Ingenieros de Bilbao, IK4 Ideko, IK4 Tekniker, Tecnalia, trataron en profundidad los siguientes temas: mecanizado multitarea, nuevas aplicaciones del láser en producción, mecanizado con materiales de baja maquinabilidad, nuevos procesos, nuevas técnicas de medición… trasladando a los asistentes optimismo para el futuro cercano y para 2025. En breve recogeremos la crónica de lo acontecido.

Verificación de grandes máquinas y procesos emergentes
Patxi López Sesma y Aitor Olarra de IK4-Tekniker centraron la primera ponencia en la novedad, tanto en la medición como en los procesos.

Novedoso sistema de medición para la verificación de los errores volumétricos
Para la medición en máquinas-herramientas de grandes dimensiones el procedimiento estándar genera:

• Error de Posicionamiento
• Interferómetro Láser.
• Error de Rectitud
• Patrones de rectitud y reloj comparador, hilo y microscopio, Interferómetro láser.
• Error Angular
• Niveles de Precisión, Interferómetro láser.
• Perpendicularidad
• Escuadras, Interferómetro láser.

Además de una serie de limitaciones en:
• Tamaño y Accesibilidad
• Tiempo de preparación y medición.

Técnica de Multilateración
Se puede concluir por tanto que la verificación geométrica de máquina-herramienta de grandes dimensiones con los procedimientos/equipos “estándar” es muy compleja técnicamente además de costosa en el tiempo.
Con la Técnica de Multilateración, basada en la medición de distancias o desplazamientos relativos entre un reflector móvil y una serie de estaciones fijas, se obtienen datos redundantes del proceso de medida.
Lo que permite deducir:
• Posición de las estaciones de medida.
• Posición de la máquina-herramienta en el volumen de trabajo.
• Obtención de la incertidumbre del proceso de medida.

Procesos emergentes
La segunda parte de la ponencia se centró en los procesos emergentes, tecnologías para hacer frente a los nuevos retos del mercado.
Se habló de los siguientes procesos:

Micromecanizado láser por pulsos cortos
Se trata de una de las técnicas de mecanizado por láser. Sus principales características son:

- Micromecanizado de pequeñas geometrías complejas.
- Obtención de detalles geométricos repetidos muy pequeños (precisión en el mecanizado debido a la posibilidad de orientación del haz).
- Microtaladrado
- Texturizado (modificación superficial para alcanzar propiedades funcionales)
- Mejora de propiedades tribológicas (desgaste y fricción) de componentes bajo condiciones deslizantes: en condiciones secas y en condiciones lubricadas (creando depósitos de lubricante).

Mecanizado por ultrasonidos
Los ultrasonidos son sonidos con una frecuencia mayor que el límite máximo del oído humano, que es aproximadamente de 20kHz. Sólo algunos animales como los perros, los delfines y los murciélagos tienen el límite máximo mayor y pueden oír estos sonidos.
Los ultrasonidos se generan mediante las llamadas cerámicas piezoeléctricas. Estas generan una vibración mecánica a partir de una señal eléctrica a la misma frecuencia.
Consiste en acompañar el mecanizado con una vibración ultrasónica de entorno a 20-40kHz y así mejorar las prestaciones del proceso.
Aplicado a:

• Taladrado
• Torneado
• Fresado
• Rectificado
• Taladrina
• Otros (reavivado, conformado).

¿Evolución tecnológica o revolución cultural?
Norberto López de Lacalle de la Escuela de Ingeniería Técnica de Bilbao presentó la ponencia “¿Evolución tecnológica o revolución cultural?”

Requisitos de la fabricación en 2013
- Productividad: Precio - plazo - calidad
- Precisión y repetibilidad: gestión in-line de la calidad
- Producción en mínimos lotes: Flexibilidad
- Eficiencia energética: Disminuir la factura eléctrica
- Eliminación de contaminantes: taladrinas, reciclaje virutas
- Mejora de superficies: acabado e integridad superficial
- Interrelación OEM-proveedores: cambios de diseño inducidos por fabricación
- ¿Felicidad en el trabajo?

Mecanizado de alto rendimiento
Desde 1980 nuestra producción crece al 32% cada año. En 22 años se dobla la productividad.

El fresado evoluciona
Primera fresadora universal, Joseph R. Brown en 1862, equipada con divisor, consola con desplazamiento vertical, curso transversal y avance automático de la mesa longitudinal con la aplicación de la transmisión Cardan.
La fresadora de tres ejes incorporó:

ATC: cambio automático de herramientas
Facilitó el APC: cambio automático de piezas y nuevas formas de trabajo.

En tres ejes se han introducido nuevas formas de trabajo, de forma original, que aumentan las posibilidades del proceso, algunos ejemplos:

- Fresado de alto avance (High-feed milling):

• Fresado de penetración (Plunge milling)
• Fresado trocoidal
• Taladrado por fresado orbital: fresa cilíndrica o de bola.

- Taladrado orbital Composites:

• Fresar en lugar de taladrar
• Una fresa para todo diámetro agujero
• En seco
• No delaminación
• No rebaba
• Agujero de gran calidad.

Programación para mecanizado multitarea
José Ramón Miranda, director comercial de Delcam presentó a su empresa que ofrece:
• AMS (Advanced Manufacturing Solutions)
• Soluciones para Metrología
• CAD/CAM Artístico
• Delcam Healthcare
• Soluciones para Calzado.

Evolución del mecanizado
En cuanto a la concepción del proceso:

• Una MTT concentra distintas operaciones en un solo proceso
• Puede sustituir distintos tipos de máquina (torno, taladro, fresadora…)
• Elimina utillajes
• Optimiza tiempos de ciclo
• Puede reducir el número de operaciones
• Se necesita un conocimiento profundo de las capacidades y limites de la máquina
• La programación con sincronización de operaciones es mucho más exigente
• La optimización del proceso requiere un CAM especialista
• Predecir el comportamiento de todos los elementos que intervendrán durante el trabajo requiere una simulación flexible y fiable.

El rectificado del futuro
Naiara Ortega de la Escuela de Ingeniería Técnica de Bilbao centró su ponencia en el rectificado, proceso que implica entre 20-25% de los costes de mecanizado
En el rectificado, la mayoría de la energía se transforma en calor:
- Decoloración superficial
- Variación de dureza
- Tensiones residuales de tracción
- Transformaciones de fase
- Grietas en la superficie.

Los nuevos procesos
Grind hardenning
Proceso especial de rectificado en el que el calor producido en el proceso sustituye al temple por inducción, en horno, etc.
En teoría, todo acero adecuado para temple por inducción o al horno se puede templar mediante grind-hardening.
Durante el tratamiento térmico de una pieza se consume mucha más energía que durante su mecanizado.
En general, el impacto ambiental de la cadena de proceso se puede reducir en un 72% según el estudio del Professor Salonitis.
Esto se debe a una reducción del 61% en el consumo de combustible.
Este proceso tiene un potencial de disminución del tiempo de entrega en varias semanas.
Además propicia una reducción de coste de equipamiento y reducción de atadas y consiguiente mejora en la precisión.

Requisitos de la máquina
• Máquinas multi-task capaces de fresar, taladrar, tornear rectificar
• Diamantado con moleta (BMT)
• Refrigeración orientable en cada cabezal
• Soportes de muela sobre ejes de especial rigidez (VonRuden)
• Filtro especial para eliminación de polvo, abrasivo y aglomerante

Nuevas herramientas para roscado, tallado y torneado
Rafael Miota de Vargus presentó al grupo Neumo al que pertenece Vargus. Es una multinacional de 26 compañías con tres divisiones principales siendo Vargus la empresa dedicada a las herramientas de corte.
Vardex, la línea insignia de Vargus, es reconocida como “líder del mercado del torneado de roscas y de aplicaciones de fresado de roscas”.
En 2012 Vargus lanzó Groovex, una innovadora línea de herramientas para torneado y fresado de ranuras y micromecanizados, y la línea Shaviv de desbarbado manual redondea la oferta de soluciones profesionales.
Durante la ponencia se presentó el software TM Gen de Vardex, marca de Vargus, que es un programa para PC de selección de herramienta y generación de programa CNC. Este programa, fácil de usar, guía a los usuarios a través de unos sencillos pasos: define la aplicación de fresado de roscas y selecciona la mejor herramienta para el proceso. También proporciona los datos de mecanizado óptimos y códigos-G reales de los controladores CNC más populares dentro de las maquinas-herramienta.
Estas son dos características importantes para ayudar a los usuarios del TM Gen: compatibilidad con la trayectoria del centro de coordenadas de la herramienta, y actualización automática de parámetros de desplazamiento de la herramienta en el programa CNC por tipo de controlador.

Innovación tecnológica para el mecanizado de alta velocidad y ultraprecisión: husillos rotatorios y movimiento lineal
Asier de Olazabal, del Departamento Técnico de NSK realizó una breve reseña de la evolución tecnológica en máquina-herramienta.
En los últimos años se ha producido una evolución tecnológica en los principales productores mundiales de máquina-herramienta, hacia una mayor respondiendo a la demanda de usuarios de menores tiempos productivos, calidades superiores reduciendo el índice de averías y mantenimiento, así como la contaminación medioambiental que ha conducido a un:
- Incremento de los índices de velocidad máximos.
- Incremento de los niveles de precisión de las piezas acabadas.
- Respeto al medio ambiente.
- Alta fiabilidad de los distintos componentes independientemente de las condiciones de trabajo.

El número de Centros de Mecanizado y Cabezales de 5 ejes está incrementando en los últimos años para poder acometer la mecanización de piezas más complejas, así como el poder integrarlos en los procesos productivos.

Aspectos técnicos a considerar en 5 ejes
Uno de los fenómenos técnicos más habituales y conocidos que acontecen en los rodamientos ensamblados en los husillos principales es la dificultad para poder garantizar la lubricación en el interior del cabezal. La no correcta lubricación interna de los rodamientos puede ser causa de un número elevado de problemas, entre las que destacan:
- Niveles de rumorosidad/vibraciones considerados no normales,
- Defectos en las precisiones de la pieza a mecanizar,
- Incremento de los niveles de temperatura considerados aceptables.

NSK presenta los rodamientos de contacto angular – Serie Robust para centros de mecanizado a alta velocidad:
- Incremento de la Velocidad
- Incremento de la Producción 4 versiones: S, H, X y XE

El láser, una herramienta con presente y mucho futuro
Aitzol Lamikiz, del Grupo de Mecanizado de Precisión del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPV/EHU, ofreció una ponencia titulada “El láser, una herramienta de presente y futuro”.

Diferentes procesos
El marcado se trata de la fusión/vaporización de una capa de espesor microscópico en la superficie de la zona que se desea marcar. El cambio de color producido permite la grabación de textos/imágenes en prácticamente cualquier superficie. El láser permite realizar grabados de alta definición sin ningún tipo de contacto de forma automática. Se trata de un proceso consolidado y que está derivando a la decoración de piezas individualizada.
El corte por láser es también uno de los procesos láser más extendidos en la industria para cortes de espesores entre 0,2 y 6 mm de acero, acero inoxidable y aluminio, entre otros. Se comienza a utilizar en el corte de polímeros y espesores por debajo de 0,1 mm con tamaños de spot por debajo de las 30 μm. Está aplicación es clave en la fabricación de stents coronarios, así como otras piezas de precisión del sector de joyería, médico y electrónica.
Durante los últimos años, el conformado en caliente de aceros al Boro ha sustituido a piezas de aceros DP o TRIP. Estos aceros presentan una conformabilidad muy baja a temperatura ambiente, además de que suelen estar recubiertos para evitar la oxidación durante el proceso en caliente. Los problemas del corte mecánico hacen que el corte láser sea el proceso más extendido para este tipo de piezas.
La soldadura láser ha sido clave en el crecimiento de ventas de equipos láser desde finales de los 90. Se emplea en diferentes materiales: acero, aceros de alto límite elástico, aluminio, titanio… La principal ventaja que introduce es la relación entre la alta penetración y baja zona afectada térmicamente. Por otro lado, presenta muy baja distorsión y se puede automatizar de forma sencilla. Una aplicación típica es el Tailor Welded Blanks (TWB).

Novedades en inspección y medida
Alberto Mendikute, gestor de Línea de Inspección y Medida de IK4-Ideko centró su ponencia en la medición.
En el escenario actual hay una tendencia de fabricación y mantenimiento de componentes de valor añadido (grandes dimensiones) en sectores industriales de alto impacto (transporte, energía, etc.).
Los procesos de inspección y medida tienen cada vez mayor valor relativo en la fabricación de componentes clave:
- control dimensional (geometría)
- inspección no destructiva (defectos superficiales e internos).

Problemática y limitaciones actuales
Procesos clave, llegando incluso a ser “cuello de botella” en la fabricación de componentes sujetos a altas especificaciones de calidad, fiabilidad y/o responsabilidad:
- elevados tiempos de inspección y medida
- grado de automatización e integración en planta limitados
- costes elevados.

Oportunidad de innovación
Desarrollo de nuevas soluciones altamente automatizadas, basadas en tecnología de inspección y medida de última generación, que permitan dar un salto cualitativo y cuantitativo en el grado de automatización y eficiencia respecto a los procesos actuales, en forma de:
- nuevos sistemas portables altamente automatizados, tanto para fabricación como para mantenimiento
- nuevas máquinas de inspección altamente automatizadas e integrables en planta en fabricación
- nuevas unidades de inspección integradas en máquinas-herramienta.

Control dimensional
Reto: Medida sin contacto por visión 3D (FOTOGRAMETRIA). Nuevas soluciones: reducción coste y tiempos de inspección:
- sistemas portables altamente automatizados
- máquinas de inspección
-integración en MH.

Necesidades y tendencias en la fabricación aeronáutica
Asun Rivero de Tecnalia centró su ponencia en el sector de la aeronáutica.
Es una industria estratégica por su actividad de desarrollo de productos de alto valor añadido y por la creación de empleo cualificado.
Las perspectivas de futuro auguran un gran porvenir al sector y confirman su papel motor en la economía.
Las inversiones en I+D en el pasado han permitido aumentar la capacidad de fabricación actual, traduciéndose en unos retornos en forma de facturación que alimentarán la inversión en I+D para proyectos futuros.
Esta elevada intensidad en I+D del sector va a suponer un salto cualitativo y cuantitativo de la aeronáutica en Euskadi que sentará las bases para continuar el proceso de consolidación de este sector.

Célula automatizada para la fabricación de preformas en material compuesto de fibra seca
Para fabricar componentes de geometría compleja de pequeño-medio tamaño en CFRP para aplicaciones de RTM.

Principales ventajas:
• Reducción del tiempo de ciclo
• Aumento de la repetitividad y el control de calidad.
• Reducción del consumo de energía y el consumo de materiales.

Colocación de las fibras secas en el molde
• Un sistema de pick and place basado en un robot Fanuc 2000ib 210F y un cabezal formado por garras con ventosas que pueden adquirir diferentes configuraciones dependiendo de la geometría a fabricar.
• Inspección automática mediante sistema de visión estéreo y reconstrucción 3D de la colocación de las telas en el molde, con capacidad de detectar errores como formación de arrugas, desplazamientos y desalineamientos de las fibras.

Nuevas tendencias en manufacturing
José Ángel Marañón de IK4-Ideko analizó las tendencias de futuro en manufacturing, empezando por los propios mercados. En aeronáutica las dos principales tendencias del sector, a nivel estratégico son: la cada vez mayor deslocalización de los proveedores aeronáuticos a países como China, India, México y Brasil; y que los OEM del sector están reduciendo el número de sus proveedores, aumentando el tamaño de los paquetes de trabajo de cada uno de ellos solicitándoles para ello entrar a riesgo. A nivel tecnológico, el sector sigue en la línea de mejorar los motores en eficiencia, peso y ruido. Las aeroestructuras también tienden a perder peso para lograr una mayor eficiencia energética.
En el sector del Ferrocarril se espera una tasa de crecimiento anual de entre 2,5% y 3%, aunque dicho crecimiento no se verá reflejado de igual manera en las diferentes zonas geográficas. El mayor crecimiento se espera en las zonas menos desarrolladas para el ferrocarril: Sudamérica (+7,5%), África (+10%) y Oriente Medio (+10%), aunque otras zonas geográficas como NAFTA (+2,9%), Europa del Este (+3,2%) y CIS (+4,5%) también sufrirán una tasa de crecimiento anual importante. Por el contrario, las inversiones esperadas en sistemas de control y servicios estarán más focalizadas en países que tienen ya un recorrido y una infraestructura compleja.