La evolución de las aliadas imprescindibles en fabricación

Los fabricantes de herramientas de corte se preparan para el futuro de la fabricación de piezas. Vamos a repasar en el siguiente artículo algunas de las innovaciones recientes, mirando hacia dónde se dirigen las herramientas, contemplando materiales, técnicas de fabricación, como la impresión 3D, estrategias de producción (Industria 4.0, IoT), generación de viruta, tratamientos y revestimientos...

Desde metales aeroespaciales hasta polímeros y compuestos de fibra de carbono, incluyendo piezas impresas en 3D a partir de polvos metálicos, los materiales del mañana están evolucionando. ¿Hacia dónde se dirigen las herramientas de corte y los portaherramientas para manipular estos materiales? ¿El costo, la vida útil de la herramienta o la previsibilidad serán el factor impulsor del desarrollo de nuevas herramientas? ¿Qué importancia tendrá la retroalimentación en tiempo real de las herramientas? ¿La Industria 4.0 y el Internet Industrial de las Cosas, son solo exageraciones, o estamos en la cúspide de una evolución revolucionaria en la tecnología metalúrgica?
Se pueden analizar estas tendencias desde diferentes puntos de vista, pero en este artículo se han elegido una serie de aspectos como la Integración de Internet de las cosas, la reducción de la vibración, el desarrollo de fresas, brocas y el efecto de adelgazamiento de viruta, la impresión 3D en la fabricación, mecanizado asistido por alta presión, materiales y tecnología de revestimiento y la necesidad de talento.

Integración de Internet de las Cosas
Los objetivos de la fabricación en el futuro son esencialmente los mismos que tenían en los albores de la primera revolución industrial: reducir el tiempo de ciclo, reducir los errores, impulsar la productividad, mejorar la calidad, aumentar la rentabilidad.
Cualquiera que no se esté haciendo estas preguntas podría mirar hacia atrás dentro de 10 años y desear haber hecho las cosas de manera muy diferente. La mayoría de los fabricantes de herramientas de corte no solo están produciendo nuevos productos, recubrimientos y geometrías a una velocidad vertiginosa, sino que muchos esperan que la digitalización se convierta en el camino claro a seguir para los talleres que desean aumentar la productividad frente a una fuerza de trabajo con una mentalidad más tecnológica. La digitalización está preparada para remodelar la fabricación discreta. Las principales tendencias que afectan a la industria dentro de este ámbito, incluida la demanda de más información, son la creciente brecha de habilidades y la necesidad de una mejor toma de decisiones en las etapas de diseño y planificación. Cada uno de estos factores se pueden abordar mediante una mayor conectividad y acceso a los datos.
Se están desarrollando ecosistemas completos de paneles y herramientas de visualización para ayudar a los clientes a aprovechar los supuestos beneficios de la Industria 4.0 y el IIoT, ofreciendo información sobre la utilización de la máquina-herramienta y otras métricas de eficiencia. De manera similar, los portaherramientas también se apuntan a esta tendencia incorporando capacidades de mantenimiento predictivo diseñadas para reducir el tiempo de inactividad en las máquinas.
Las herramientas de corte siempre han sido de “alta tecnología”, como se define en cada época; y ahora, al igual que con toda la industria, el componente de alta tecnología es digital y está basado en datos. Así es como la industria de las herramientas de corte continúa liderando la fabricación. Las herramientas se están volviendo “intelectuales” porque eso es lo que se necesita en la industria actual. A través de tecnología sofisticada y chips integrados, las herramientas se comunican con el software para recopilar datos que son fundamentales para lograr una fabricación eficiente. Comprender los datos y aplicar lo aprendido es la clave de la eficiencia.

Reducción de la vibración
Un ejemplo notable de esto es el diseño de herramientas para reducir la vibración y mejorar la calidad del mecanizado. Prácticamente todos los principales fabricantes de herramientas ofrecen algún tipo de tecnología de barra de mandrinar amortiguada para esta problemática. Estas herramientas van, en muchos casos, acompañadas de sensorizaciones con capacidad de conexión inalámbrica junto con aplicaciones para monitorizar activamente las condiciones de vibración.
El diseño y la planificación de la fabricación desempeñarán un papel cada vez más importante en los talleres mecánicos del futuro. Las utilidades basadas en la nube, servirán para agilizar la programación de trayectorias de herramientas y ayudarán a los operadores a optimizar los procesos de mecanizado mucho antes de que se fabrique la primera viruta. Hoy en día, los usuarios pueden seleccionar y descargar modelos digitales de herramientas de corte y portaherramientas, recibir consejos sobre cómo aplicarlos, simular y ajustar su rendimiento.

Desarrollo de fresas, brocas y el efecto de adelgazamiento de viruta
No hay escasez de herramientas para elegir. Se han introducido, en los últimos tiempos, una gran cantidad de herramientas de alto rendimiento para aplicaciones específicas como fresas de ranurar de carburo de cinco ranuras, equipadas con rompevirutas, herramientas para taladrado profundo y de alta precisión, herramientas que tiene como objetivo el taladrado aeroespacial en plásticos reforzados con fibra de carbono y el aluminio y titanio apilados en metal que se encuentran en los marcos de los aviones. Herramientas que aprovechan la configuración de la máquina como herramientas de tronzado que aprovechan el eje Y en tornos CNC de alta gama para aumentar significativamente la vida útil de la herramienta y las velocidades de avance en aplicaciones de corte. Del mismo modo, hay herramientas que aprovechan el efecto de adelgazamiento de la viruta, que es el mismo fenómeno que hace que las estrategias de fresado trocoidal sean tan exitosas al girar las piezas en una dirección completamente poco habitual, lejos del husillo.

Impresión 3D en la fabricación
Muchos de los fabricantes de herramientas de corte están siguiendo otra estrategia innovadora de fabricación de herramientas utilizando una tecnología con la que un número cada vez mayor de fabricantes están familiarizados: la impresión 3D.
Los ingenieros están diseñando e imprimiendo en 3D herramientas personalizadas que no solo reducen considerablemente el peso de la herramienta, sino que logran exigentes requisitos de precisión, redondez y acabado superficial en el mecanizado. Cuando las herramientas disponibles no funcionan bien, o cuando se requiere una mayor productividad, estos fabricantes de herramientas de corte utilizan su profundo conocimiento de ingeniería para ayudar a encontrar soluciones. Estas pueden incluir algo tan básico como una herramienta combinada, o podría ser un escariador liviano impreso en 3D.
Cualquiera que sea la necesidad, la fabricación aditiva tendrá un gran efecto en los proveedores de herramientas de corte y en quienes utilizan sus productos por igual. Entonces, para responder a la pregunta de “qué es más importante: costo, vida útil de la herramienta o previsibilidad” planteada anteriormente, la respuesta es obvia: son todas, con visibilidad de datos y conectividad en buena medida.

Mecanizado asistido por alta presión
El futuro de la industria está en el desarrollo de sistemas de fabricación flexibles, procesos eficaces y productivos, procesos energéticamente eficientes, producción sin residuos, producción ecológica con una cantidad reducida de fluidos refrigerantes y lubricantes, etc. La tarea principal de la fabricación, en el entorno de producción altamente automatizado del siglo XXI, es proporcionar estrategias poderosas para la supervisión y el control de procesos. El desarrollo del corte de metal va en la dirección de: reducción del tamaño del componente, aumento de la calidad de la superficie, tolerancias estrictas y mayor precisión de fabricación, costes reducidos, reducción del peso de los componentes y tamaños de lote reducidos. Estos requisitos tienen un impacto directo en los parámetros de entrada de los procesos de mecanizado: la herramienta de corte y el material de la herramienta, el material de la pieza de trabajo y el fluido de corte. En estas condiciones, la optimización del modelado y la simulación de procesos de mecanizado juega un papel importante.