Superar retos de la diversificación gracias a la personalización de las herramientas

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Superar retos de la diversificación gracias a la personalización de las herramientas

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"Distinguirse del resto" es un concepto que a todos nos resulta familiar. Pero la diferenciación supone un reto concreto para los fabricantes, dado que la impredecibilidad les empuja a explorar nuevos mercados, lo que supone fabricar componentes hasta ahora desconocidos a partir de los materiales más exigentes. Aquí, James Thorpe, jefe global de productos de Sandvik Coromant, el líder mundial de la industria del corte de metal, explica por qué las herramientas personalizadas son el futuro.

La fabricación a medida —el proceso de diseñar, idear y producir bienes en función de las especificaciones concretas de un cliente— plantea una serie de retos específicos para los fabricantes. En la fabricación de gran volumen, el objetivo del taller es fabricar miles —o millones— de productos a un bajo coste por pieza. Los procesos de diseño y fabricación permiten a las empresas crear bienes a precios viables para los consumidores, con un pequeño margen de beneficio unitario que se multiplica a lo largo del lote.

Pero la historia cambia en las piezas puntuales, fabricadas a demanda o en ciclos de producción más cortos. El operario debe adaptar los datos de corte y la elección de la herramienta para garantizar la calidad y productividad, recordando cumplir los anteriores puntos relativos al precio. Estos parámetros deben implementarse rápidamente para producir un tipo de producto posiblemente desconocido hasta la fecha para el operario. Asimismo, el proceso puede suponer el mecanizado de materiales exigentes como los aceros templados, aceros sin alear o superaleaciones termorresistentes (HRSA, por sus siglas en inglés).

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Esto ya es reto suficiente para los talleres habituados a fabricar a diario una variedad de productos a medida, a partir de diferentes materiales. Pero además, ahora, también se incorporan nuevos fabricantes a este tipo de producción. Dado que la pandemia COVID-19 está teniendo efectos impredecibles en la industria, especialmente en relación al suministro y la demanda, ahora se anima a los fabricantes a explorar nuevas oportunidades de ingreso, bases de vendedores y productos.

Un reciente informe de Make UK reveló que hasta el 2022 los fabricantes británicos no recuperarán los niveles anteriores a la COVID-19, lo que puede suponer un coste de 35,7 mil millones de £ en valor añadido bruto solo este año. El informe también examinaba las naciones manufactureras más afianzadas del mundo, entre las que se incluían EE. UU. y Alemania. Los hallazgos de Make UK reiteran que los fabricantes deben diversificar sus bases de clientes para poder crecer, mantener la demanda y evitar apostar por un único mercado o cliente específico.

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Por tanto, los talleres que antaño se especializaban en una área de producción concreta están habilitando sus fresadoras y tornos de CNC para acomodar una mayor variedad de materiales exigentes y desafiantes, con cambios minimizados entre lotes de producción. Esto equivale a nuevas piezas, especificaciones y geometrías de herramientas; por lo que los operarios necesitan sistemas de datos y control adaptables que les permitan responder correspondientemente.

Además es probable que las herramientas de uso general no siempre estén capacitadas para ofrecer los mejores resultados. Los fabricantes deben plantearse el uso de soluciones de herramientas personalizadas para garantizar una calidad continua del producto, pero ¿cómo es posible conseguir esto de forma rápida y rentable?

¿Por qué personalizar?

Primero, examinemos qué supone personalizar una broca y por qué es importante. La geometría del canal de la broca, el núcleo, los filos de corte y los chaflanes están estrechamente relacionados con los resultados finales como la calidad del agujero, la productividad y el desgaste de la herramienta; y los factores operativos como los niveles de fuerza de corte y par que pueden aplicarse a la broca.

Para el especialista en herramientas Sandvik Coromant, el diseño de la broca lo es todo. Esto es especialmente cierto en su gama optimizada de brocas de metal duro integrales, con diseños perfeccionados, que incluyen geometrías de punta y canal optimizadas avanzadas, núcleo reforzado y chaflanes en los vértices, la preparación del filo para eliminar los microdefectos y un margen doble para mejorar la estabilidad del taladrado.

Un buen ejemplo es CoroDrill® 860 con la geometría -GM. Esta broca es especialmente popular en la ingeniería general y entre los fabricantes de producciones mixtas, dado que ha sido diseñada para todas las aplicaciones en las que la productividad y la calidad del agujero son de especial importancia. La broca CD860-GM también se utiliza en las industrias aeroespacial, del petróleo y gas, nuclear y de las energías renovables.

Su diseño optimizado también ha probado aportar grandes ventajas en la producción automovilística, que incluye el taladrado de bloques motor, alojamientos, carcasas, bridas y colectores. En Corea, un fabricante de automoción usó la broca CoroDrill 860-GM para taladrar agujeros pasantes para conectores de transmisión de automoción.

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La solución de la competencia producía 200 componentes, 1.600 agujeros en total, con una velocidad de corte (Vc) de 80 m/min (3102 RPM) y velocidad de avance (Vf) de 381 mm/min. La broca CoroDrill 860-GM, sin embrago, produjo 2.300 componentes (18.400 agujeros) con una Vc de 100 m/min (3878 RPM) y una Vf de 814 mm/min.

El resultado fue una vida útil de la herramienta un 1150% optimizada. Esto además demuestra la importancia de combinar el diseño de la broca y los datos de corte para obtener el mejor rendimiento.

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Siempre un paso más allá

¿Pero, y si un taller necesita que el rendimiento de su solución de herramienta sea superior al que hasta la fecha ha conseguido con las opciones estándar disponibles? La mayoría de los operarios se habrán encontrado, en algún momento de su carrera, con que una broca más pequeña u otro diámetro les habría ofrecido mejores resultados.

Es aquí donde entra en juego la personalización de la herramienta que, gracias a la tecnología moderna, puede traducirse en la modificación de herramientas estándar disponibles o el desarrollo de una nueva a partir de cero. En este caso, la "tecnología moderna" se refiere a la oferta Tailor Made de Sandvik Coromant, una solución online que permite a los usuarios diseñar herramientas a medida conforme a los requisitos específicos de su pieza concreta.

En pocas palabras, los usuarios pueden conectarse e introducir sus propias configuraciones en el programa para, por ejemplo, personalizar una broca existente, como CoroDrill 860-GM. Digamos que quieren una broca de 18 mm de diámetro, 36 mm de longitud útil y un mango Weldon. Todos estos parámetros pueden añadirse, dada la libertad del usuario para especificar sus propias dimensiones y requisitos. Además, el programa también puede recomendar parámetros como la longitud de la broca.

El recurso Tailor Made es un ejemplo de cómo los ingenieros y jefes de planta recurren cada vez más a las herramientas online para sacar partido a las ventajas que ofrecen. Las herramientas personalizadas son especialmente útiles al mecanizar piezas con muchos agujeros y múltiples aplicaciones, como los bloques motor de automoción.

También aportan ventajas en cuanto a tiempo invertido, dado que el usuario final no se ve obligado a esperar al presupuesto. De hecho, el servicio Tailor Made está disponible las 24 horas del día, los siete días de la semana, motivo por el cual los fabricantes recurren cada vez más a estos recursos para comunicarse con los proveedores. Según un estudio de Sana, el 19% de los fabricantes ahora compra al menos un 90% de sus productos en línea.

Aquí, el procesamiento acelerado es una gran ventaja. Esto es especialmente útil cuando los fabricantes deben adaptarse rápidamente a nuevos pedidos hechos a demanda o piezas puntuales sin perder tiempo o calidad.

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No obstante, las mayores ventajas del diseño personalizado de las herramientas se reflejan en el mecanizado y el rendimiento.

Tomemos como ejemplo a un fabricante que buscaba incrementar su productividad en una de sus líneas de producto. El cliente usaba dos herramientas para producir una característica, específicamente un agujero y sección avellanada para una rosca de perno fina M10. Los componentes fabricados tenían 45 agujeros, y, en ocasiones, hasta 90 agujeros.

La solución estándar del cliente, el taladrado escalonado con la broca y el avellanador combinados, había demostrado ser una solución poco eficaz. Esto se debía a la geometría de la característica y a que las dos herramientas existentes no producían un avellanado lo suficientemente amplio.

Gracias a la solución Tailor Made de Sandvik Coromant, el cliente pudo conectarse a su cuenta y diseñar una herramienta nueva. En unos pocos minutos, el software generó un archivo 2D DXF y un plano en 3D, junto con el precio y el plazo de entrega. Además, el cliente descubrió que debía cambiar ligeramente la geometría de la herramienta.

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Esto solo requirió unos pocos minutos, y la herramienta fue reenviada y recibida de nuevo rápidamente, con modelos y planos actualizados. Unas pocas semanas después, la solución llegaba a las instalaciones del cliente y la nueva herramienta se implementó en el proceso de fabricación.

El cliente afirmó estar impresionado con lo fácil que había sido crear la nueva solución y la rápida respuesta del servicio Tailor Made. Además, si comparamos el nuevo tiempo de ciclo alcanzado con este proceso, vemos que, gracias al uso de la solución online, el cliente ha conseguido reducir el tiempo de ciclo un 10%.

Ahora los fabricantes pueden incrementar estos beneficios de rendimiento con otras herramientas online como CoroPlus® Tool Guide, de Sandvik Coromant, que les permite calcular los datos de corte óptimos para sus requisitos y emparejarlos con la herramienta adecuada.

Estas herramientas permiten personalizar grupos de productos de todas las áreas del mecanizado: torneado, fresado y mecanizado de agujeros. Las ventajas para los fabricantes son dos. Primero, les ayuda a adaptarse rápidamente a la fabricación de piezas puntuales o a demanda (en ocasiones desconocidas). Segundo, pueden ayudar a los fabricantes a gestionar las aspectos prácticos de la diversificación como mecanizar una mayor variedad de materiales exigentes o mecanizar con una mayor variedad de datos en sus máquinas de CNC de un día para otro.

Las herramientas en línea como el servicio Tailor Made de Sandvik Coromant demuestran que "Distinguirse del resto" ya no es solo una idea sino una solución para que los fabricantes logren diversificarse y encontrar nuevas oportunidades.