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La digitalización en el mecanizado de metales

AMB | El evento se celebrará del 13 al 17 de septiembre de 2022 en Stuttgart, Alemania.
14 junio 2022
amb - mundocompresor.com

 

Para convertir los datos en información, se deben tocar muchas teclas, entre las cuales se encuentran la universalidad y los idiomas comunes. Para obtener una visión completa también es muy importante que la mayoría de actores de la cadena de procesos piensen y actúen digitalmente. La AMB 2022, que se celebrará en Stuttgart, Alemania, del 13 al 17 de septiembre de 2022, ofrecerá un escenario a estas soluciones.

 

La productividad y la disponibilidad técnica siguen siendo aspectos importantes y, por eso, siguen estando en el punto de mira del sector manufacturero. A parte de estos, en el mecanizado de metales también existen desafíos como la sostenibilidad y una solución creativa para la escasez de personal cualificado. De forma indirecta, la digitalización es la vía que debe apoyar a las empresas en estos retos, fiel al lema «El conocimiento es poder». Cada vez más sensores y programas inteligentes permiten que se recojan más datos sobre la máquina-herramienta, que proporcionan información procesada que resulta crucial para optimizar los procesos.

 

Un resultado impresionante es el de DMG Mori, que está respaldado con cifras: uno de los objetivos de la digitalización del grupo es poder poner en marcha la instalación de producción de forma más rápida gracias al gemelo digital. Es decir, cada máquina-herramienta real de DMG Mori tiene su avatar virtual. Este gemelo digital ayuda, incluso antes de la instalación, en el diseño de sistemas de producción que se pueden automatizar de forma flexible o en la fase de formación. Este proporciona una imagen dinámica de todos los componentes, funcionalidades y ejes, así como todas las funcionalidades de control de NC y PLC, además de los ciclos relevantes. De esta manera, DMG Mori consigue una mayor velocidad de hasta un 40 % al poner en marcha la planta de producción. A la vez que se reducen los costes hasta un 30 % y lo que resulta especialmente relevante para un funcionamiento fluido y eficiente de la instalación: las colisiones se evitan por completo.

 

Control preventivo de instalaciones

 

Estas cifras motivan a abordar intensivamente los temas de la digitalización y el desarrollo de nuevas soluciones para la optimización de los procesos y la producción.

 

Gracias al desarrollo continuo de la conectividad universal y las opciones flexibles de ajuste, las aplicaciones desarrolladas modularmente por Grob dentro de la Grob-NET4Industry no solo se pueden utilizar en las máquinas Grob, sino que también se pueden integrar en máquinas y controles de cualquier fabricante en una plataforma de digitalización integral. De este modo, los usuarios pueden analizar el rendimiento de las máquinas y optimizar los procesos. Esto es lo que quiere presentar la empresa en la AMB: todas las máquinas que se expondrán llevarán integrada la Grob-NET4Industry. Así se podrán experimentar en directo las soluciones que Grob ofrece para aumentar la transparencia en la producción.

 

Los módulos dentro de Grob-NET4Industry permiten organizar las áreas directa e indirecta en torno al mecanizado con el objetivo de utilizar las máquinas-herramienta de alta calidad y gran precisión de la mejor manera posible. Un MES, en combinación con el sistema ERP del usuario, permite gestionar, planificar y controlar los pedidos en las máquinas. Todas las áreas de producción están acopladas, desde la planificación, la supervisión y el análisis de la producción, pasando por la visualización de procesos en el mecanizado de piezas, hasta el servicio proactivo y el mantenimiento. Los productos Grob-NET4Industry disponen de plataformas de integración para todos los tipos de máquinas. El objetivo es poder implementar conceptos de digitalización independientes del fabricante y ofrecer a todos los clientes asistencia integral durante el proyecto.

 

Gemelos digitales para sistemas de producción ágiles

 

MAG IAS GmbH, una empresa del grupo FFG, investigó las ventajas de una puesta en marcha virtual con ayuda de gemelos digitales y su impacto en los proyectos. Los resultados del análisis de costes y beneficios de los gemelos digitales en la fase previa al lanzamiento proporcionaron una visión clara. La reubicación o división de la puesta en marcha no conlleva una reducción del volumen de horas de trabajo necesarias. Una reubicación parcial de la puesta en marcha en la fase de planificación y aprovisionamiento, es decir, paralela a las secciones que determinan el plazo de entrega, reduce mucho más la puesta en marcha real y, con ello, el plazo del proyecto.

 

Con la digitalización de la puesta en marcha, se pueden repetir automática y regularmente pruebas de funcionamiento incluso sin la presencia de un operario. Según los resultados de la investigación, gracias a la detección de los llamados errores esporádicos y su solución durante la puesta en marcha virtual, se reduce la carga de trabajo posterior no planificada para la solución de errores tras la entrega. A partir de la experiencia con el gemelo digital del proceso, que ya está en funcionamiento desde hace años, se demostró lo rápido que se puede poner en marcha un programa NC con ruta y tiempo optimizados sin riesgos de colisión.

 

El gemelo digital del proceso en el proyecto MAG es un modelo de espacio de trabajo que simula los movimientos de ejes, los tiempos no productivos relevantes para el proceso, el dispositivo de fijación, la pieza que se tiene que mecanizar y las herramientas de corte necesarias. La puesta en marcha NC es muy corta en comparación con una puesta en marcha PLC, pero con notables ventajas de calidad y tiempo en el resultado y, por eso, fue una de las motivaciones para el desarrollo del gemelo digital de producto para la puesta en marcha virtual.

 

En el marco de la mejora de la calidad y el aumento de la eficiencia al diseñar máquinas complejas, se ha demostrado que el enfoque mecatrónico es la mejor estrategia cuando se crean componentes paralelos a los modelos mecánicos, eléctricos y de fluidos y se consigue de este modo un alto grado de estandarización. Para las conversaciones en la AMB 2022, será especialmente importante incluso para los usuarios saber en qué grado se deben personalizar las adaptaciones. Al fin y al cabo, los productos siempre se crean de forma específica para el proyecto en cuestión a partir de componentes mecatrónicos: máquinas, sistemas automatizados, estaciones de trabajo, dispositivos de medición, etc. La interacción de los tres gemelos digitales diferentes (Process Twin, Product Twin y Production/System Twin) garantiza el beneficio: cuantas más semanas de producción antes o cuanto más precisa sea la puesta en marcha, significará un aumento de los beneficios para el usuario y contribuirá positivamente al resultado.

 

Innovador concepto de control de instalaciones

 

Knoll, un proveedor líder de sistemas de transporte, sistemas de filtración y bombas para el mecanizado de metales, así como para los sistemas de montaje y logística automatizados, mejora los procesos de las máquinas-herramienta mediante soluciones digitales. Florian Schomaker, jefe de equipo de ingeniería eléctrica de Knoll, observa una clara tendencia: “Es fácil detectar una demanda creciente de datos de las máquinas y su vinculación. Los datos, que surgen de todos modos y proporcionan indicios significativos para el control preventivo de instalaciones, se quieren utilizar para la optimización de los propios procesos. Sin embargo, actualmente existe poca aceptación en el establecimiento de una conexión a internet de los equipos periféricos, ya que se percibe que el esfuerzo de almacenar y visualizar los datos obtenidos es demasiado alto”.

 

En la AMB de Stuttgart, los visitantes conocerán el concepto de funcionamiento SmartConnect, desarrollado de forma completamente independiente. SmartConnect es un tipo de solución Edge Computing, que procesa los datos almacenados directamente en las instalaciones y los envía a sistemas superiores a través de interfaces, entre otras, de forma inalámbrica vía Bluetooth.

 

Dispositivo de fijación con tecnología de medición inteligente

 

La mayoría de usuarios ya no piden soluciones individuales, sino que se esfuerzan por poder implementar un proceso de producción universal y eficiente. Esta es la experiencia de Stefan Nitsche, director del área de productos principales de Hainbuch: “Identificamos que la tendencia no es preguntar solo por la simple tecnología de fijación, sino que el cliente desea minimizar el tiempo de preparación mediante sistemas de cambio rápido o tecnología de fijación inteligente. Una demanda frecuente es también la minimización de la tasa de desperdicio a lo largo de una medición en la línea durante el proceso de producción. Desde nuestro punto de vista, la integración de productos electrificados en la estancia de trabajo se ha convertido en la tendencia actual”, califica.

 

Sin embargo, esto no quiere decir que ya se ha hecho todo, sino más bien al contrario. Las soluciones digitales tangibles son más importantes que nunca. Hainbuch expondrá el nuevo hardware en la AMB.

 

Dispositivo de fijación con tecnología de medición inteligente

 

Para lidiar con todas las particularidades existentes en las empresas, Matthias Rapp, Head of Global Markerting del Chiron Group, ve también una vía clara hacia utilizar más soluciones digitales: “Cada empresa de producción tiene su propia filosofía de producción, que se ve influenciada por la cantidad de piezas y la complejidad de las piezas mecanizadas. No obstante, todas las empresas tienen competidores y están sometidas a la presión de los costes. Disponer de un tercer turno o un turno de fines de semana sin empleados ya es un estándar para muchas empresas”.

 

Es precisamente en este caso donde ve más oportunidades: “Los sistemas inteligentes de automatización junto con las soluciones inteligentes de digitalización ofrecen un claro valor añadido a las empresas. En Chiron Group, nos vemos como pioneros en este sector, porque ya ofrecemos varias soluciones digitales en el mercado. Estas constituyen naturalmente la base de nuestros servicios digitales, los SmartServices. Por ejemplo, el sistema digital ConditionLine supervisa el estado de la máquina e informa sobre parámetros críticos. Si, por ejemplo, los husillos de bolas están desgastados, el cliente será informado con antelación y podrá sustituirlos a tiempo”, explica Rapp.

 

Este tipo de soluciones permiten a los usuarios contactar con el servicio del fabricante con tiempo y planificar las intervenciones de servicio y las tareas de mantenimiento. Todo esto está impulsado por equipos especializados de distintos sectores técnicos. En el Chiron Group conocen de primera mano que la digitalización muy a menudo consiste en un juego de equipo: en colaboración con Chiron, la empresa Zoller ha desarrollado Cora, un sistema para el manejo y el intercambio de herramientas automatizado. El proveedor de soluciones de software y dispositivos de medición y ajuste ha desarrollado junto con Chiron un sistema que se comunica directamente con los centros de mecanizado, permite una transmisión de datos segura y se encarga de aumentar la productividad en el proceso de mecanizado.

 

Los trabajos de preparación para este tipo de soluciones no son insignificantes: en este caso, se requería la competencia central de Zoller, que es establecer y medir las herramientas completas preparadas. El siguiente paso crucial de la solución inteligente es conectar el dispositivo de medición y ajuste con el centro de mecanizado. La transmisión de datos se puede llevar a cabo a través de etiquetas RFID de forma muy segura, pero también muy costosa. Asimismo, para empresas pequeñas, la transmisión de datos se puede realizar de forma segura y rentable mediante los códigos DataMatrix Codes.

 

En el dispositivo de ajuste se escanea el código del soporte de la herramienta mediante un escáner manual, se mide la herramienta y se guardan los datos reales en la base de datos central de herramientas. En el centro de mecanizado, también hay un lector de códigos con el que se identifica unívocamente la herramienta. El control de la máquina abre los datos de medición incluida toda la información necesaria para la herramienta directamente en la base de datos de herramientas y los carga a la máquina, de forma unívoca, automática y sin errores.

 

Soluciones digitales en la ventana personalizada

 

Otro ejemplo que demuestra que la tendencia hacia la digitalización se extiende a través del sector es el del especialista en afilado Vollmer que, para sus rectificadoras, ofrece pasarelas IoT basadas en la web para el intercambio de datos en red, con el fin de almacenar y evaluar datos de producción. Las pasarelas IoT intercambian los datos de proceso y de producción entre Edge y sistemas locales o una nube.

 

Vollmer ha adaptado sus productos complementarios y servicios digitales a las necesidades de los clientes a través de la iniciativa V@dison. El ejemplo más reciente es un portal de clientes basado en la web a través del cual el cliente tendrá acceso en línea a la información digital acerca de su parque de máquinas o también a la tienda de recambios integrada.

 

La iniciativa incluye cuatro áreas más: V@screen controla todos los parámetros relevantes de la máquina y conecta las rectificadoras con terminales. Estos garantizan una gran transparencia a través de la rápida disponibilidad y visualización de la información. Con V@check, los fabricantes de herramientas simulan, prueban y optimizan sus procesos de producción sin tener pérdidas de materiales con el fin de reducir los períodos de inactividad de las máquinas. En V@boost, se reúnen herramientas de software que optimizan el rendimiento de las rectificadoras en términos de la pieza de trabajo y amplían el rango de funciones conocido. Por último, V@guide detecta errores con antelación y es ideal para el mantenimiento preventivo y la transmisión de conocimiento a través de módulos digitales o procesos de comunicación automatizados.

 

Supervisar herramientas digitalmente y en tiempo real

 

La información sobre el estado de la herramienta en el proceso de mecanizado puede proporcionar indicaciones valiosas para el operario y la organización. Para poder supervisar herramientas en tiempo real, Horn, en colaboración con el grupo Kistler, ha desarrollado una supervisión de herramientas en tiempo real de mecanizados de torneado. Los expertos de Kistler ofrecen sistemas de medición dinámicos para la detección de la presión, la fuerza, el par de apriete y la aceleración.

 

El sistema Piezo Tool System (PTS), fruto de esta cooperación, está formado por un sensor de fuerza, que se monta en la herramienta de torneado y que indica el estado de la herramienta durante el mecanizado. Este permite medir fuerzas desde pocos newtons. La frecuencia de muestreo estándar es de 10 000 Hz. Esto ofrece la posibilidad de medir las fuerzas de corte más pequeñas. De este modo, el operario de la máquina puede detectar de inmediato materiales y telas de corte defectuosos o incluso la rotura de una herramienta, lo que conlleva minimizar los desechos consiguiendo una mayor calidad. Además, el usuario puede ampliar de forma selectiva la vida útil de la herramienta utilizada. Horn ofrece el soporte de herramienta supervisado por sensor como soporte giratorio de mango cuadrado, unidad lineal para tornos Citizen y como soporte básico para multihusillos Index y para el sistema de herramientas Supermini. Se están desarrollando otras interfaces para otros fabricantes de máquinas.

 

En la AMB, los visitantes podrán ver que la solución PTS es compatible con los soportes giratorios estándar de Horn. Además, no requiere ninguna intervención en el control CNC. El funcionamiento también se lleva a cabo independientemente de la máquina y requiere muy poco espacio en la misma. Las consecuencias del uso del PTS son una reducción de los costes de producción y un aumento de las capacidades productivas.

 

La mirada digital del proceso

 

Como empresa, WFL Millturn Technologies se centra exclusivamente en la producción de centros de fresado, perforación y torneado multifuncionales. Sin embargo, en lo que respecta a la digitalización, su director general, Norbert Jungreithmayr, ve pocos límites trazados.

 

Como fabricante de máquinas de mecanizado completo, se centran en la producción de lotes pequeños. Concretamente en la AMB, WFL presentará, entre otros, la herramienta equipada con sensores ICOtronic, que proporciona información del proceso de mecanizado lo más cerca del borde de corte posible. De este modo, no solo deben optimizarse procesos de fresado, sino también aumentar la productividad de la máquina.

 

La presentación en la AMB permite echar un vistazo a los diversos proyectos de desarrollo de WFL. Los visitantes de la feria podrán presenciar en directo la medición por ultrasonidos. Además, en la AMB también se presentará el nuevo sistema de recopilación de datos operativos myWFL Cockpit. En este sistema, se visualizan los estados de programas y máquinas a lo largo del tiempo, la productividad y la disponibilidad técnica. La visualización se lleva a cabo en el control, en el PC o en un navegador web de un dispositivo móvil. De esta manera, el usuario está informado siempre sobre la productividad de su máquina.

 

Otra novedad es el dispositivo de medición de consumo energético integrado en myWFL Cockpit, el myWFL Energy, que muestra los datos de consumo energético y de rendimiento, así como el consumo energético para cada pieza. Otra función destacada de myWFL es el ciclo Condition Monitoring. Durante el proceso, se recopilan continuamente los valores de fricción de los ejes y husillos, así como la temperatura de la carcasa del husillo de fresado y la vibración o el valor característico de estado de los cojinetes del husillo de fresado delantero y se almacenan en el control. Mediante el Condition Monitoring Viewer, los datos de los diferentes procesos Condition Monitoring se pueden seleccionar en el control, representar en un gráfico y analizar a tiempo. Así, se pueden detectar con antelación fallos incipientes y evitar períodos de inactividad no planificados.

 

 

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