Aprovechar al máximo la automatización del doblado de tubos en un taller de fabricación de metales

El grupo fischer se centra en células de curvado totalmente automatizadas, que normalmente constan de un almacén de tubos con detección de cordones de soldadura, una función de lubricación interna independiente, un robot para cargar/descargar la máquina y una cinta transportadora o rampa.

La automatización, incluidos los pasos previos y posteriores al curvado, se ha convertido en una de las áreas de inversión más importantes en el curvado de tubos. De hecho, las células de plegado totalmente automatizadas han pasado a desempeñar un papel central en operaciones de fabricación de todos los tamaños.

Tomemos como ejemplo al grupo fischer. Con sede en Achern-Fautenbach, en el borde de la Selva Negra alemana, el fabricante de tubos de acero inoxidable ERW atiende principalmente al mercado de sistemas de escape para automóviles, con muchos proveedores de automóviles de primer nivel entre sus clientes. Cuando la empresa comenzó en 1969, se dedicaba principalmente a la fabricación de tubos y componentes metálicos. Luego, en la década de 1980, el fundador Hans Fischer compró su primera máquina curvadora manual para tubos con un diámetro exterior máximo de 2,5 pulgadas, cuando el procesamiento posterior de los tubos se volvió cada vez más importante.

Hoy en día, los 2.700 empleados de Fischer procesan alrededor de 420 millones de pies de tubería por año, es decir, más de 176.000 toneladas de material en una variedad de tamaños y formas. La empresa opera alrededor de 75 máquinas dobladoras de tubos Schwarze-Robitec en todo el mundo mientras aborda una serie de desafíos en constante evolución en la industria automotriz.

Los automóviles han cambiado drásticamente en los últimos 30 años, al igual que sus componentes y subconjuntos. Los sistemas de escape cada vez más complejos y con mayores diámetros han requerido sistemas curvados en curvas con formas más exigentes, con longitudes intermedias cortas y radios pequeños.

Mientras tanto, la industria automotriz ha experimentado un auge. La presión de producción ha ido en aumento todo este tiempo, lo que exige que los proveedores de automóviles aumenten constantemente la eficiencia.

Desde principios de la década de 2000, fischer ha ido añadiendo cada vez más sistemas de curvado de tubos totalmente automatizados a su gama de maquinaria para satisfacer estas demandas. Actualmente cuenta con unas 50 células automatizadas en funcionamiento en todo el mundo. En comparación con las máquinas cargadas manualmente, estas células son más productivas porque una persona puede operar varias máquinas a la vez.

Las celdas generalmente comprenden un modelo versátil en dos tamaños diferentes: el CNC 80 E TB MR y el CNC 100 E TB MR, totalmente eléctricos y multipila, para tubos con diámetros de 3 y 4 pulgadas (80 y 100 mm), respectivamente. Estas máquinas pueden doblar radios muy pequeños de hasta 1xD. Por supuesto, en relación con factores como la ovalidad y el adelgazamiento de las paredes, los detalles siempre dependen de una combinación de requisitos y resultados deseados. Si, por ejemplo, se hace hincapié en buenos resultados en términos de adelgazamiento de paredes, habrá una compensación en términos de ovalidad.

Están controlados por el control de la máquina NxG, que en combinación con la tecnología multinivel puede reducir las longitudes intermedias entre dos curvas hasta 0 pulgadas. Esto significa que se puede realizar una curva posterior en la máquina directamente después de la primera curva, sin ningún brecha en el medio.

Fischer ha hecho de la automatización un elemento central en sus fábricas de todo el mundo. En dos de sus plantas, Waterloo (cerca de Toronto), Ontario, y Manchester, Tennessee, 19 de las 20 máquinas dobladoras de tubos en uso están integradas en células de doblado totalmente automatizadas. Thomas Prell, vicepresidente de negocios del grupo fischer en EE.UU. y Canadá, puede explicarle por qué.

"Los proveedores de automóviles deben cumplir estrictos requisitos de tolerancia para componentes, subconjuntos y piezas", dijo Prell. “Cada tubo tiene que ser exactamente igual al siguiente. Uno de los factores más importantes es garantizar un alto grado de repetibilidad, junto con un tiempo de ciclo corto, ya que la industria se centra en la eficiencia y la velocidad”.

Desde sus inicios, fischer group ha actualizado periódicamente su maquinaria, desde esta máquina relativamente sencilla de los años 80 hasta las células totalmente automatizadas de hoy.

Han surgido nuevas necesidades de producción y han surgido procesos de fabricación completamente nuevos. Estos procesos pueden implicar una interfaz sencilla con el siguiente robot en la celda de plegado o también pueden incluir nuevas funciones especialmente desarrolladas para fischer group, como la lubricación interna de los tubos dentro del cargador.

"Parte de este proceso de desarrollo natural es el hecho de que nos estamos alejando cada vez más de las máquinas curvadoras individuales hacia células de curvatura totalmente automatizadas", afirma Urs Kühni, director de ventas de Schwarze-Robitec.

El diseño típico de las células de curvado de las plantas de Waterloo y Manchester comienza con un almacén de tubos con detección de cordones de soldadura. Ayuda a garantizar que los tubos estén colocados correctamente cada vez que se cargan en la dobladora. Luego se aplica una película lubricante al interior del tubo mientras aún está en el cargador.

A continuación, un robot integrado en la célula introduce el tubo en la máquina e inicia el proceso de curvado. Una vez que se completa el doblado, el robot retira el tubo y lo coloca en una cinta transportadora o canal, que luego lo transporta fuera de la celda de doblado y lo lleva al siguiente paso de procesamiento.

Dependiendo de los requisitos del mercado local, además de la carga/descarga, se pueden integrar muchos procesos adicionales en la célula de plegado. Por ejemplo, los extremos de los tubos se pueden expandir, cortar y calibrar después de doblarlos. Optimizaciones de procesos como esta a menudo sirven para reducir aún más los tiempos de ciclo.

A medida que se aplican nuevos requisitos y estándares de la industria automotriz en todos los mercados a los que presta servicios fischer, la empresa puede implementarlos rápidamente en plantas de todo el mundo debido a la naturaleza integrada de las células en todas sus plantas. Schwarze-Robitec también puede acceder a todas las máquinas y celdas de forma remota para realizar análisis de errores, mantenimiento, actualizaciones y configuraciones de software adicionales.

El sistema de control NxG ha demostrado ser experto en el manejo de nuevas iteraciones de diseños y piezas. Durante cada secuencia de plegado, incluso en tareas complejas, monitoriza la interacción entre los ejes como parte de un proceso totalmente automático y coordina de forma óptima sus movimientos.

Mientras se realiza un plegado, los ejes se preparan simultáneamente para el siguiente paso del proceso. Dependiendo del componente y la geometría del tubo, el sistema de control puede mejorar los tiempos de producción entre un 20% y un 40%.

Si bien la industria automotriz es tradicionalmente conocida por su producción a gran escala, también requiere cada vez más lotes más pequeños, por lo que las empresas de doblado de tubos necesitan una variedad de herramientas en constante cambio. Para responder a esto, fischer group ha incorporado un sistema en el que todas las herramientas son completamente compatibles entre sí y también se pueden utilizar en todas sus otras máquinas CNC 100 y CNC 80.

Sin embargo, la compatibilidad por sí sola no es suficiente para cumplir con los tiempos de rotación requeridos, ya que también es imperativo que las máquinas puedan reacondicionarse rápida y repetidamente. Los trabajadores pueden agregar y quitar herramientas fácilmente sin ayuda adicional; eso aumenta la repetibilidad y la seguridad del proceso ya que el operador de la máquina ya no tiene que configurar la firmeza de las barras de tensión. El sistema de cambio rápido de herramientas, que ahora es una característica estándar en las máquinas curvadoras de tubos de Fischer, se desarrolló originalmente teniendo en cuenta los requisitos de la empresa. Lo mismo ocurre con un soporte especial de matriz limpiadora que permite a los operadores devolver la matriz limpiadora a su posición de manera rápida y precisa después del cambio de herramienta.

Con el stock integrado de máquinas dobladoras de fischer, se simplifican la sustitución, el mantenimiento y el almacenamiento de piezas. Los sitios reciben las piezas que necesitan rápidamente, lo que ayuda a reducir el tiempo de inactividad de las máquinas, y las piezas de repuesto a menudo se almacenan en el sitio.