En un mercado en el que existe una creciente competencia los fabricantes de máquina-herramienta deben fabricar máquinas de elevada precisión manteniendo al mismo tiempo los precios lo más bajo posible. La historia de la máquina-herramienta está indefectiblemente unida a su precisión y, en consecuencia, a la precisión de las piezas producidas por ellas.
El desarrollo de la máquina-herramienta de precisión ha permitido incrementar el valor añadido de las piezas producidas, reduciendo las operaciones de ajuste y acabado cuando estas piezas pasan a formar parte de ensamblajes complejos. La mejora final es tanto técnica como económica, las piezas son cada vez más fiables cuando se reducen las tolerancias y simultáneamente se requieren menos operaciones de ajuste manual en el montaje final.
El motor de explosión es un buen ejemplo de ello. A día de hoy, la fiabilidad de este complejo sistema de piezas es mucho mayor que la de los motores del siglo pasado, la producción de los mismos está completamente automatizada empleando centros de mecanizado CNC, máquinas de taladrado y mandrinado, sistemas de transferencia automatizados y sistemas de ensamblaje automatizado. Sin embargo, dentro de veinte años los parámetros de calidad y fiabilidad actuales serán considerados bajos.
En muchas aplicaciones la necesidad de una elevada precisión está asociada a los requisitos existentes, como puede ser la necesidad de altas productividades. Además, aspectos como el coste reducido y el impacto medioambiental deben ser tenidos en cuenta al mismo tiempo. Un concepto que engloba todos estos aspectos es el de high performance machining, donde una máquina eco-eficiente es la base de todo.
El tema de los costes
El coste de producción crece exponencialmente a medida que la precisión requerida aumenta. Esta es una afirmación ampliamente extendida entre muchos ingenieros de producción. Sin embargo, este concepto de precisión donde solo se considera el coste individual de una pieza, excluyendo otras consideraciones, está obsoleto. Siguiendo esta idea, el criterio para establecer los sistemas de calidad de producción en el siglo 20 era el de adoptar la configuración de producción que generase la mínima precisión necesaria para la aceptación de las piezas. Inversiones para obtener mejores precisiones eran consideradas por tanto completamente superfluas.
Sin embargo, algunos estudios sostienen que la elevada precisión en el mecanizado puede tener unos costes más efectivos que el mecanizado tradicional si se tienen en cuenta otros aspectos. De este modo, el mecanizado de alta precisión elimina la necesidad de costosos acabados y ajustes, disminuyendo el coste total del ensamblaje final.
Un claro ejemplo es el de piezas de inyección de plástico del salpicadero o del parachoques de un coche. En la mayor parte de los casos estas piezas están diseñadas tanto bajo consideraciones aerodinámicas como estéticas y es preciso obtener unos acabados superficiales de alta calidad (muchas veces por debajo de 0.1mm Ra). Estas piezas deben ser ensambladas a su vez en conjuntos más complejos en los que deben cumplir unos estrictos límites de holguras y solapes. Además, estos componentes son ensamblados en líneas de producción, por lo que la calidad superficial y dimensional debe ser constante en todo el lote de producción. En este caso, para una simple pieza, se pueden detectar una serie de fuentes de error:
- Errores provenientes del proceso de inyección: Estos son debidos a las contracciones existentes en el proceso de solidificación y enfriamiento, defectos y arañazos creados al fluir el plástico dentro del molde, etc.
- Errores provenientes de la máquina inyectora:Los errores de este tipo son debidos a desalineaciones en el ajuste de los moldes, desviaciones térmicas y deformaciones de la máquina como consecuencia de las fuerzas de cierre de la máquina.
- Errores propios del molde:Todos los errores producidos en el mecanizado de los moldes son directamente reproducidos en las piezas inyectadas. El mecanizado del molde debe garantizar un orden de precisión mayor que la precisión requerida en la pieza inyectada. Esta precisión puede estar entre 0.05 - 0.01 mm para el molde completo. Los errores presentes en los moldes se derivan de los errores asociados a la máquina-herramienta y los errores originados durante el proceso de mecanizado, ambos errores serán explicados más adelante.
Considerando el valor añadido de las piezas mecanizadas y asociado a este, el coste de producción de las mismas, en la Figura 1 se puede comprobar que la fabricación de piezas de alta precisión resulta más rentable que la producción de piezas convencionales, no solamente en términos económicos sino también en la consolidación del mercado a futuro. En el caso de piezas en las que los requisitos de precisión son máximos los costes de producción se disparan notablemente, sin embargo este tipo de piezas únicamente son empleadas en aplicaciones especiales en astronomía, fabricación de lentes, metrología y otros tipos de instrumentación donde el coste de producción no es un factor decisivo.
Desde los años 90 el mecanizado de alta precisión se ha convertido en una industria por si misma, incluyendo la fabricación de componentes de alta precisión para la industria óptica, electrónica y aeronáutica. En 2006 el mercado de los componentes de alta precisión fue de 60 millones de dólares y se estima un crecimiento del 66% en tres años llegando a un mercado de 100 millones de dólares en 2009. Teniendo en cuenta los sectores implicados, los mayores mercados de estos componentes se hallan en Asia (Japón, Taiwán, Corea y China), Norte América (Estados Unidos y Canadá) y Europa.
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