Producción 24 horas al día, 7 días a la semana con cambio automático del dispositivo de sujeción de Hainbuch, incluso para lotes de tamaño 1.
Durante años, los costos de producción se han dirigido hacia arriba en una sola dirección, mientras que la demanda es por precios de fabricación cada vez más bajos. Además, hay escasez de trabajadores calificados. Estos son los desafíos a los que se enfrentan muchos fabricantes, incluido WTO, un fabricante de portaherramientas de precisión estáticos y accionados. La solución parece obvia: una sala de producción totalmente automatizada. La producción por lotes siempre se basa en métodos establecidos, pero para pequeñas cantidades, se deben desarrollar nuevos procesos e integrarlos en un sistema general. ¿Por qué? Porque los dispositivos de sujeción, por ejemplo, deben cambiarse varias veces al día, lo que presenta enormes desafíos en términos de proceso y seguridad. Trabajando junto con Hainbuch, el fabricante de tecnología de sujeción con sede en Marbach, La OMC ha superado los obstáculos realizando una serie estrechamente coordinada de mediciones y pruebas. En la nueva Smart Factory de WTO, todos los procesos están automatizados, con robots que insertan los componentes, cambian los dispositivos de sujeción y sistemas de transporte sin conductor que llevan todo de A a B. Desde finales de 2022, la producción de uno de los componentes de las herramientas accionadas ha ha estado funcionando de forma autónoma las 24 horas del día, los 7 días de la semana en lotes de 1 a 100. Este es un hito para la OMC y Hainbuch después de una fase de desarrollo de 3 años.
Smart Factory era la única opción
La OMC tiene su sede en Ohlsbach, cerca de Offenburg, lejos de las principales ciudades, hay escasez de trabajadores calificados. Debido a la evolución demográfica, esta situación seguirá empeorando. Además, cada vez menos personas quieren convertirse en operadores de máquinas y cada vez hay menos disposición a trabajar por turnos. Sascha Tschiggfrei, director gerente de la OMC, lo reconoció y en 2016 comenzó a pensar en soluciones. «Los trabajadores calificados son una cosa, los aumentos de costos son otra. Debido a que operamos internacionalmente, la presión competitiva es grande. Algunas empresas eligen mudarse al extranjero donde los costos son más bajos. Sin embargo, queríamos mantener nuestra ubicación en Alemania, por lo que teníamos reaccionar para garantizar que nuestra empresa siga siendo competitiva a largo plazo Nuestro futuro está en la fábrica inteligente, que produce las 24 horas del día y funciona de forma totalmente automática.
La búsqueda de un socio exclusivo
Para este gigantesco proyecto, la OMC quería un socio exclusivo para el equipo de sujeción, con el compromiso y la experiencia para contribuir con la tecnología adecuada. «Trabajamos los detalles técnicos en equipos de proyecto. Las preguntas eran: ¿Cómo sujetamos las piezas de trabajo, cómo podemos automatizar la sujeción y cómo podemos cambiar los dispositivos de sujeción automáticamente? El objetivo era que las máquinas ejecutaran cambios completamente autónomo. Esto requiere dispositivos de sujeción que tengan esta capacidad. Además, tenemos un proceso de rectificado de alta precisión, con un rango de tolerancia máximo de 3 µm «, dijo Tschiggfrei. Una vez que el concepto de Smart Factory estuvo en marcha, el siguiente paso fue buscar un socio. Dado que la OMC y Hainbuch ya habían trabajado juntos con éxito en varios proyectos internacionales, Hainbuch fue el socio elegido. A finales de 2019, comenzaron las discusiones iniciales para definir los requisitos del dispositivo de sujeción. Se aceptaron las propuestas de diseño desarrolladas por Hainbuch.
Se presiona el botón de inicio
OMC tiene una sala de producción existente con más de 50 máquinas CNC. La sujeción de estas máquinas se realiza principalmente con mandriles de mordaza, y el cambio y la alineación para cada OP se realiza manualmente. El primer proceso de fabricación completamente no tripulado que se implementó en Smart Factory fue producir una carcasa, con un mecanizado suave seguido de un mecanizado duro. Tschiggfrei explicó además: «Todas las máquinas de Smart Factory son nuevas. Son máquinas estándar, pero están específicamente adaptadas para permitir el cambio automático de dispositivos de sujeción mediante un robot». Hainbuch iba a equipar cuatro máquinas con dispositivos de sujeción. Dos centros de torneado/fresado en una celda con sujeción de DI en el contrahusillo y dos rectificadoras cilíndricas en otra celda, una con sujeción de DE y otra con sujeción de DI. Para sujetar externamente para moler, Hainbuch ya tenía un mandril estándar, el Toplus AC 100 con retroceso axial. Para las distintas carcasas, ahora hay 18 juegos de sujeción, que consisten en un cabezal de sujeción con tope final, que se cambian automáticamente en el mandril. Sin embargo, para la sujeción del DI al tornear y rectificar, se requería un desarrollo completamente nuevo. Se basó en el mandril Maxxos T211 existente, sin embargo, en esta versión con controles de seguridad, se desarrolló un mandril específico.
Requisitos estrictos en los dispositivos de sujeción
Para Björn Schiesling, ingeniero de diseño en el departamento de automatización de Hainbuch que ha estado involucrado desde el principio, existen requisitos fundamentales que deben tenerse en cuenta en la automatización. «¿Qué falta en el cambio automático de sujeción de piezas? Es el empleado quien limpia las superficies de contacto. Incluso las partículas de suciedad más pequeñas hacen que la precisión supere las especificaciones. Luego, están las comprobaciones de seguridad. ¿Se permite que gire el husillo? ¿Está correctamente tensado? ¿Está bien asentado? ¿Se puede soltar algo? En general, todas las cosas que normalmente son revisadas y ajustadas por el operador. Esto ya no es el caso con la automatización. Para nosotros, fue un gran desafío implementar estos controles en los dispositivos de sujeción. también tuvimos que averiguar con el fabricante de la máquina cómo se podría implementar esto en términos de tecnología de control mediante el control de la posición de la carrera. Por ejemplo: para verificar mediante detección de aire, puedo proporcionar los canales en el dispositivo de sujeción para que se pueda implementar la detección de aire. Pero el fabricante de la máquina tiene que instalar el suministro de aire y los sensores detrás de él que se comunican con el sistema de control de la máquina. Hubo muchos obstáculos en el camino hacia la solución final, pero pudimos superarlos con éxito», dice Schiesling.
La seguridad tiene prioridad
Para la sujeción de ID, Hainbuch también consideró cambiar los casquillos de sujeción segmentados y los topes finales individualmente. Después de evaluar los aspectos de seguridad, precisión y contaminación, y de comparar diferentes enfoques, quedó claro que solo se podía lograr un proceso seguro con mandriles preequipados. Ahora, la celda de rectificado y la celda de torneado/fresado tienen cada una diez mandriles Maxxos con una interfaz de cambio rápido centrotex AC. Estos se mantienen en stock para las diferentes carcasas con la configuración adecuada y el robot los cambia automáticamente.
Hainbuch ha cumplido con creces los requisitos
Philipp Wußler, gerente de la división de molienda de WTO, inicialmente tenía grandes dudas sobre si todo funcionaría. «Afortunadamente, estas dudas se han desvanecido. Los dispositivos de sujeción cumplen con todos los requisitos, ya sea limpieza, precisión y, lo que es más importante, repetibilidad. Con cada cambio de mandril, estamos dentro de los 3 µm requeridos», comenta con satisfacción Wußler. El proceso de fabricación automatizado ha reducido el tiempo de configuración en un 25 por ciento en comparación con el método anterior, cuando los mandriles de mordaza tenían que cambiarse, alinearse a mano y rectificarse las mordazas para mayor precisión. «El desperdicio también se ha reducido significativamente o es casi cero. Esto se debe a que la sujeción solía ser menos precisa. Ahora sujetamos con retroceso axial en el tope final y es mucho más preciso. Una vez que he corrido la pieza de trabajo, sé que el próximo proceso de configuración funcionará bien.
Los empleados ahora solo están en el centro de comando
«La Smart Factory está diseñada para que la única operación manual sea la entrega de la materia prima. Un sistema de transporte sin conductor incluso recoge las carcasas terminadas, que se inspeccionan y miden en la celda de producción, y las lleva de la máquina al almacenamiento. La Smart Factory incluye un centro de mando con oficinas para la planificación de los procesos de fabricación y la programación. Allí también se planifican los dispositivos de sujeción y la definición de los parámetros de manipulación para la automatización», dice Tschiggfrei. Ya se han planificado otros proyectos y Hainbuch volverá a suministrar los dispositivos de sujeción y participará en el proceso de puesta en marcha. Tschiggfrei dice en conclusión: «Estamos muy satisfechos. Queríamos un socio para llevar a cabo este proyecto de desarrollo junto con nosotros». Hainbuch hizo todo lo posible para llegar al último «µm». El Sr. Schiesling y el Sr. Wußler estaban apasionadamente comprometidos con el proyecto. Se necesita gente así para implementar con éxito algo como esto. Desde mi punto de vista, el resultado ha sido incluso mejor de lo esperado”.
Usuario: WTO Werkzeug-Einrichtungen GmbH
WTO es una empresa familiar de segunda generación con 280 empleados ubicada en Ohlsbach y celebra su 40 aniversario este año. WTO es pionera en el desarrollo y fabricación de portaherramientas de precisión motorizados para centros de torneado CNC. Con Smart Factory, en la que OMC invirtió 40 millones de euros, están marcando pautas en la digitalización y automatización de la fabricación de bajo volumen. El nuevo edificio de 14.000 m² consta de 9.000 m² para Smart Factory y un complejo de oficinas de 5.000 m². La Smart Factory también está diseñada para la sostenibilidad y se basa en energías renovables. Tiene un sistema fotovoltaico y el calor residual del proceso se utiliza para calefacción. Esto supone un ahorro de casi 1.000 toneladas de CO 2 al año.
