Fabricación contrarreloj de moldes de fundición durante la pandemia del coronavirus

Bill Berry estaba sentado en su escritorio un viernes por la tarde cuando recibió una llamada inesperada de un cliente. Berry es el presidente y propietario de Die-Tech & Engineering, un proveedor de moldes de fundición en el área metropolitana de Grand Rapids, Michigan. El cliente era Twin City Die Castings, que había llamado a Berry como un proveedor confiable, solicitando una cotización para un molde de fundición.

Fue una solicitud urgente y parte del esfuerzo por acelerar la producción de ventiladores, dispositivos clave para salvar vidas en escasez crítica a medida que la pandemia se extendió por todo el mundo. La solicitud especificaba la entrega de matrices de fundición para piezas de ventiladores en menos de cinco semanas. Berry entendió bien la emergencia: él y su esposa habían seguido y discutido las noticias sobre la pandemia y los esfuerzos para salvar vidas. También confiaba en que su empresa tenía la gente, la tecnología y la experiencia para entregar en una fracción del tiempo especificado. "No tienes cinco semanas; si estas cosas van a marcar la diferencia, las necesitas en días", le dijo a su cliente. Cuando Berry le dijo a Twin City Die Castings que su compañía podía entregar las cosas que necesitaban en días en lugar de semanas, querían una línea de tiempo que detallara el proceso.

Die-Tech & Engineering y Twin City Die Castings son socios de la cadena de suministro en un acuerdo de $ 490 millones entre el gobierno de los Estados Unidos y General Motors, autorizado bajo la Ley de Producción de Defensa, para construir 30,000 respiradores con la ayuda de Ventec Life Systems, un fabricante de ventiladores en el Área de Seattle. Antes de la pandemia, Ventec producía aproximadamente 200 ventiladores por mes, cada uno con aproximadamente 700 componentes. GM alineó su formidable cadena de suministro para ayudar a escalar la producción a miles de unidades por mes.

La fundición a presión escala su producción

Muchas de las partes metálicas de los ventiladores se habían producido previamente mediante mecanizado, pero los procesos de fundición a presión podrían permitir la producción de volúmenes más altos de manera más rápida y eficiente. "La compañía de ventiladores tenía capacidad limitada en ciertos componentes", argumentó Berry. "Si los mecaniza a partir de bloques de aluminio o los importa desde alta mar, está limitado en su velocidad de producción. Para escalar la producción rápidamente en un orden de magnitud completamente diferente de cantidades fabricadas, necesita convertir algunas de esas piezas mecanizadas a la producción con moldes de alto volumen con múltiples cavidades para fundición a alta presión". 

Comprimiendo el diseño de moldes y sus ciclos de producción

Berry informó a su personal sobre el proyecto y el equipo se puso a trabajar de inmediato. Brian Chatlosh, diseñador principal de Die-Tech & Engineering con décadas de experiencia, ya había trabajado un día completo. Aún así, se ofreció como voluntario para el proyecto y regresó a su oficina y comenzó a modelar un diseño preliminar del molde de fundición. "Tuvimos una solicitud de presupuesto a las 5 en punto de la tarde y pudimos presentar un diseño de molde preliminar a las 9 PM para obtener la aprobación del pedido de material", explica Berry.

"Menos de cuatro horas después de que se nos solicitó cotizar el proyecto, tuvimos una reunión en línea que mostraba el diseño del molde y cómo funcionaría".

Bill Berry, Presidente, Die-Tech & Engineering.

Conseguimos que el cliente aceptara los tamaños de los bloques de acero y aprobara el concepto de la herramienta. Salí de la habitación y llamé a mi proveedor de acero, le di los tamaños, y el acero estaba aquí a las dos de la mañana”, complementó Berry. 

Cuando se entregó el acero, pasó por un proceso de tratamiento térmico que requirió un día y medio. Mientras se desarrollaba el diseño detallado, Chatlosh compartió componentes con el resto del equipo para que pudieran crear los programas de control numérico para producirlos mientras aún estaba terminando el diseño del molde. “Debido a que todo está documentado y todo se hace de manera prediseñada utilizando técnicas de modelado y técnicas de programación que hemos desarrollado durante muchos años, pudimos dividir el proyecto entre esencialmente 40 personas y todas estaban trabajando partes por su cuenta", explica Berry. "Gran parte se estaba fabricando a medida que se iba diseñando".

Cuando Chatlosh se fue en la madrugada del sábado por la mañana, Die-Tech tenía un diseño de herramienta completamente modelado y la compañía estaba cortando piezas en sus máquinas herramienta. El lunes por la mañana, las 11 máquinas de cinco ejes de Die-Tech cortaban simultáneamente diferentes componentes del molde de acero tratado térmicamente. Cuatro días y medio después de la llamada inicial, el molde fue ensamblado, cargado en un camión y camino a Twin City Die Castings. Al día siguiente, Twin City fundió las primeras partes con la herramienta. Durante tres semanas, Die-Tech fabricó un total de siete moldes para 44 cavidades que Twin City usó para fundir las piezas del ventilador. Es probable que esas partes hayan comenzado a salvar vidas ese mismo mes de abril. 

Claves para una entrega rápida

Antes de este proyecto urgente de alto riesgo, Die-Tech & Engineering ya disfrutaba de una reputación de entrega rápida. Con los años, la compañía ha invertido en personas, procesos y tecnologías para diseñar con rapidez. Las tecnologías clave incluyen mecanizado de cinco ejes con paletización y software avanzado de diseño asistido por computadora de Siemens Digital Industries Software. 

"Llevamos 30 años trabajando juntos en un entorno CAD, comenzando con I-deas, que ahora forma parte de la familia de productos Siemens", explica Berry. "Tenemos una gran biblioteca de diseños y estamos utilizando el software de diseño de moldes NX. Tenemos ingenieros líderes que entienden el software y cómo diseñar moldes muy bien. Al usar NX en un entorno de equipo, pudimos tener varios ingenieros trabajando en el proyecto al mismo tiempo, junto con múltiples maquinistas y fabricantes de herramientas. Nos especializamos en poder hacer cosas de una manera masivamente paralela. Al mover todo lo demás fuera del camino, pudimos poner todos nuestros recursos en este proyecto en particular. 

“Pudimos construir todo el molde esencialmente en la cantidad de tiempo necesario para construir la parte de mayor tiempo de entrega, que fue de cuatro días y medio. No podríamos haber hecho esto sin un entorno de diseño de moldes avanzado como el que tenemos en NX. Funcionó muy bien ", aseguró Berry.

Ahora, abordando el trabajo que Die-Tech había retrasado para el proyecto del ventilador, Berry deja de lado las nociones de heroísmo en la ingeniería de vía rápida que entregó su compañía. “El heroísmo implica riesgos y sacrificios como las personas que usarán estos ventiladores para ayudar a otros. Tuvimos la suerte de tener la motivación correcta, el tipo de equipo adecuado, el tipo de entorno CAD adecuado y el tipo de personas adecuado para este proyecto. Estábamos excepcionalmente calificados para responder de esta manera. Fue el proyecto más emocionante en el que he tenido la oportunidad de trabajar. Fue un buen ejemplo de cómo usar la tecnología y las personas para resolver un problema realmente rápido".