La industria de la fundición moderna se enfrenta a varios retos clave, entre los que se incluyen la persistente escasez de mano de obra calificada, los estrictos requisitos de seguridad y las exigentes condiciones de trabajo, que a menudo disuaden a los nuevos talentos.
Al mismo tiempo, el panorama mundial de la fabricación está experimentando una tendencia acelerada hacia la automatización, impulsada por la necesidad de aumentar la eficiencia, la consistencia y la reducción de los costos operativos. Este cambio se está extendiendo a sectores con mayor carga en mano de obra, como las fundiciones, donde las soluciones automatizadas para aplicaciones como el desbaste están surgiendo como una tecnología fundamental para abordar estas cuestiones urgentes, ya que ofrecen la posibilidad de mejorar la productividad y los resultados, aumentar la seguridad de los trabajadores y aliviar la carga de los procesos manuales.
Ventajas de la automatización en el desbaste en fundición
La automatización del proceso de desbaste en una fundición ofrece varias ventajas significativas, que abordan los principales retos a los que se enfrenta la industria. Entre estas ventajas se incluyen:
Implementación de la automatización en fundiciones
Existen numerosas aplicaciones de desbaste en fundición que se adaptan bien a la automatización, como la eliminación de rebabas, el redondeo de cantos, la eliminación de defectos y el corte de esqueletos. Sin embargo, hay varias consideraciones que hay que tener en cuenta antes de implementar la automatización en un proceso de remoción de material.
En primer lugar, hay que tener en cuenta que, cuando se utiliza la automatización para el desbaste y la remoción de material, en muchos casos el proceso puede no alcanzar el 100 % de los requisitos de acabado necesarios. Una célula de desbaste robótica suele alcanzar el 80% o más de la remoción de material necesaria. La remoción del material restante se completaría entonces de forma manual o en una operación de mecanizado. Pero la capacidad de las células robóticas para llevar el proceso de acabado hasta ese punto reducirá significativamente el tiempo manual o CNC necesario, un ahorro que sigue haciendo que la automatización merezca la inversión.
Es importante comprender completamente los resultados deseados del proceso de desbaste antes de implementar la automatización. Esto determinará qué capacidades y equipos se requieren para la célula. De lo contrario, la célula podría terminar con componentes que tienen la potencia incorrecta, velocidades incorrectas o incluso medios abrasivos incorrectos. Otro factor clave es no limitarse a duplicar el proceso de desbaste manual existente, ya que el robot es más rápido, más preciso y capaz de generar presiones de desbaste más altas, lo que permite utilizar medios de desbaste mucho más agresivos y duraderos (más duros) que los procesos manuales.
Trabajar con un integrador de sistemas robóticos que pueda proporcionar asesoramiento y análisis es la mejor manera de desarrollar una solución de automatización adecuada. Es importante buscar un socio con programadores robóticos que tengan experiencia en aplicaciones de remoción de material, no solo en aplicaciones robóticas generales. También debe trabajar con especialistas en abrasivos que comprendan los procesos de desbaste en fundición. Dado que la implementación de la automatización puede afectar a todo el proceso, incluidas las operaciones anteriores y/o posteriores, es fundamental asociarse con expertos en remoción de material con experiencia.
La automatización ahorra tiempo a un fabricante aeroespacial
En un ejemplo real reciente, un fabricante de componentes para motores aeroespaciales tenía dificultades para desbastar de manera eficiente el diámetro interior de unos anillos de titanio. Los anillos eran de tamaño reducido, con diámetros interiores de entre 2,5 y 6,5 pulgadas, lo que dificultaba el acceso de los operadores para desbastarlos. Además, los operadores tenían que dar la vuelta a los anillos durante el proceso de desbaste, lo que añadía considerables problemas de seguridad y tiempo al proceso.
El fabricante quería investigar el uso de la automatización con medios más agresivos para este proceso de desbaste. Esta planta ya había utilizado la automatización para otras aplicaciones que utilizaban bandas abrasivas recubiertas, pero este sería su primer proceso automatizado con abrasivos sólidos similares a sus procesos manuales existentes.
Para desarrollar una solución para este fabricante, Weiler Abrasives colaboró con Acme Manufacturing, un integrador de sistemas robóticos y fabricante de máquinas herramienta especializado en procesos robóticos de remoción de material, como el desbaste, el pulido, el abrillantado, el rebabeo y el corte. Weiler y Acme cuentan con una larga trayectoria de colaboración en numerosos proyectos de éxito para usuarios finales.
«Este proyecto de automatización era para una aplicación muy específica; nuestro equipo realizó rigurosas pruebas para determinar el enfoque de acabado correcto. Esa es una de las razones por las que es tan importante trabajar con un socio que tenga experiencia en la automatización de remoción de material», afirma John McGrane, Director de Comunicaciones de Marketing de Acme. «Weiler trabajó muy estrechamente con nosotros para determinar las necesidades abrasivas que nos ayudaran a conseguir los resultados que necesitábamos para este usuario final».
Tras las pruebas y la confirmación de los tipos de medios y los parámetros operativos necesarios, Acme diseñó y construyó una nueva célula de desbaste robótica. Esta puede manipular la pieza, recoger una herramienta y cambiar automáticamente los medios según sea necesario. El diámetro interior de cada anillo puede presentar variaciones únicas; el sistema utiliza los abrasivos para pulir las imperfecciones y eliminar las posibles grietas antes de enviar la pieza para su posterior procesamiento. La célula robótica tiene dos ubicaciones diferentes para sujetar las piezas, lo que permite adaptarse a piezas de diferentes tamaños. También desbasta el consumible cada vez, lo que garantiza que quede expuesto un grano nuevo para obtener la máxima nitidez y proporcionar un acabado repetible.
Los expertos de Weiler recomendaron los medios necesarios para este proyecto y proporcionaron asistencia técnica sobre factores como el ángulo de aproximación, la presión necesaria y las RPM utilizadas. Dado que esta aplicación aeroespacial utiliza materiales de aleación de alta resistencia, fue necesario realizar algunas pruebas iniciales con los medios para determinar los mejores parámetros de funcionamiento para esta aplicación específica. Estos parámetros determinaron las revoluciones por minuto y la potencia requerida. Los abrasivos sólidos de Weiler utilizados en la célula robótica incluyen ruedas abrasivas, tapones y copas tipo 11. Weiler también estuvo presente en las instalaciones del usuario final durante la corrida inicial de la célula para ayudar con cualquier ajuste del proceso que pudiera surgir, ya que era la primera vez que este usuario final automatizaba este proceso de desbaste específico.
El usuario final pudo reducir el tiempo de desbaste de unos 30 minutos en el proceso manual a entre 7 y 18 minutos por ciclo, dependiendo del tamaño de la pieza en el proceso automatizado.
«La automatización puede ahorrar mucho tiempo, y este usuario quedó muy satisfecho con los resultados», afirma McGrane.
Un área en la que los usuarios finales pueden ver grandes mejoras con la automatización es la prolongación de la vida útil de los medios abrasivos, ya que la célula robótica puede gestionar la vida útil de los productos y notificar a los operadores cuando es necesario cambiarlos.
«El robot puede ser mucho más eficiente con un abrasivo que un operador humano. Realmente aprovecha toda la vida útil del abrasivo», afirma McGrane. «Podemos decir que la vida útil del medio es normalmente entre tres y cuatro veces mayor».
Afrontar los retos de la fundición
La automatización ofrece numerosas ventajas para las aplicaciones de desbaste en fundición, entre las que se incluyen una mayor seguridad para los trabajadores, una mejora de la eficiencia y la productividad, una reducción de los costos y una mejora de la calidad. Al mitigar los riesgos de seguridad, aumentar las tasas de producción, garantizar una calidad constante y optimizar el uso de abrasivos, las células de desbaste automatizadas pueden hacer frente a los retos críticos a los que se enfrenta la industria de la fundición.