¿Está ocurriendo el rectificado automatizado de piezas 3D en la mayoría de los talleres de fabricación?

Acme Manufacturing Co. instaló recientemente una celda de cuatro robots dedicada a esmerilar y pulir soldaduras de esquina en fabricaciones de cajas. Acme Manufacturing Co.

Moler metal es un molido. No hay forma de evitarlo.

Los procesos de corte térmico pueden dejar bordes que deben limpiarse. La soldadura produce salpicaduras en la superficie soldada que deben eliminarse. Las superficies y los bordes deben prepararse para aceptar pintura o una capa de polvo. La molienda hace que todo esto sea posible.

Pero la molienda requiere mucho esfuerzo si se trata de una operación manual. El operador tiene que aplicar algún tipo de presión a esa herramienta abrasiva para que la banda, el disco o la almohadilla abrasiva puedan hacer su trabajo, y tiene que repetir esa misma tarea durante varias horas. Es probable que la amoladora manual esté de pie, agachado sobre la pieza de trabajo y sosteniendo esa herramienta manual vibrante durante un período prolongado de tiempo. Es agotador.

Pero eso es solo el costo físico. El mismo operador debe estar lo suficientemente comprometido para no quitar demasiado material y aplicar la cantidad justa de presión con la herramienta manual para evitar quemar demasiados consumibles. También es probable que use anteojos protectores para evitar que las virutas de metal y las chispas entren en sus ojos y un respirador para evitar respirar el polvo lleno de metal.

"Con el esmerilado, están las tres D: es sucio, peligroso y degradante", dijo GA "Fritz" Carlson III, presidente y director ejecutivo de Acme Manufacturing Co., un integrador de tecnología robótica totalmente enfocado en la automatización del desbarbado y pulido. "Al implementar la automatización robótica, estás eliminando esas tres D porque al robot claramente no le importa todo eso".

Esa realidad se enfrenta a una sociedad que parece estar lista para aceptar todo lo que los robots tienen para ofrecer, particularmente porque la pandemia actual ha obligado a muchas empresas a reducir el número de empleados y hacer todo lo posible para minimizar el contacto entre humanos. De hecho, la Asociación de Industrias Robóticas informó en enero que los pedidos anuales de robots de sectores no automotrices superaron los pedidos de robots automotrices por primera vez en la historia. Las ventas de unidades robóticas en América del Norte aumentaron un 3,5 % en 2020 desde 2019. La clave de ese crecimiento fue el segundo mejor trimestre de la historia para las ventas de robótica en América del Norte, con un aumento del 63,6 % con respecto al cuarto trimestre de 2019.

Con todo eso en mente, ¿por qué no ve más celdas de molienda robóticas en los talleres de fabricación? Los robots de soldadura son más comunes en las operaciones de fabricación de metales ahora que hace 10 o 15 años, ya que los precios de los robots han disminuido y ha sido más difícil encontrar soldadores calificados por los beneficios que se ofrecen. La sabiduría convencional podría sugerir que las celdas de molienda robótica también se adoptarían más ampliamente en las industrias de fabricación de láminas y placas. Pero mientras que la tecnología de rectificado automatizado se está adoptando cada vez más, la mayor parte del mundo de la fabricación de metales simplemente no es consciente de ello.

Como ocurre con la mayoría de las cosas en una sociedad capitalista, las empresas reconocen las oportunidades donde las empresas tienen las mayores necesidades. Los segmentos del mundo de la fabricación que tenían las mayores necesidades de tecnología de molienda automatizada eran los que las necesitaban para la mayoría de sus productos.

James Ward, director de ventas y marketing de MESH Automation Inc., ha desarrollado numerosos sistemas de rectificado robótico para clientes de fabricación a lo largo de los años. Señaló que las fundiciones y las fundiciones a presión siempre han buscado la ayuda de los robots de acabado porque los productos nunca se fabrican a la perfección. Tienen líneas de separación y marcas testigo que deben eliminarse para que tengan una apariencia más acabada.

"Ahí es donde comenzamos", dijo Ward, "pero luego llegamos a las piezas mecanizadas".

El sistema reconoce el tamaño del producto que ingresa a la celda y genera automáticamente un programa de pulido a partir de la lectura. La celda puede acomodar cajas de 8 por 8 pulg. a 48 por 76 pulg.

Las fresadoras son maravillosas piezas de equipo de fabricación, pero dependen de herramientas de corte. Esas herramientas no se desgastan a un ritmo predecible. Las herramientas más nuevas cortan con mayor precisión, y las herramientas más antiguas pueden tener un filo desafilado, lo que deja más rebabas. Cuando un taller está mecanizando algo como un impulsor que girará dentro de una bomba, ese impulsor debe estar libre de rebabas. Los molinillos robóticos son la póliza de seguro que hace que eso suceda.

En estos casos, un robot que utilice abrasivos puede eliminar rápidamente estas rebabas y otras características no deseadas. Estas no son el tipo de cosas que un fabricante quiere poner en una rectificadora CNC para eliminar.

Carlson dijo que si se considera que una pieza tiene "alto valor", determinado por la cantidad de tiempo de fabricación necesario para crearla o simplemente porque está hecha de algo como el titanio, se vuelve mucho más fácil justificar el uso de la automatización para Acabado de superficies y cantos. En otras palabras, un impulsor de álabes hecho de una superaleación austenítica a base de níquel-cromo que necesita un acabado posterior al proceso es mucho más candidato para una celda de molienda robótica que una simple pieza fundida a presión.

"Así que sabes que el valor de ese componente determinará si el retorno de la inversión es realmente bueno o simplemente malo", dijo Carlson.

Ward dijo que algunos entornos de fabricación son lo suficientemente duros como para que la tendencia haya sido eliminar a los humanos de la escena. Tales escenarios de "ningún hombre en el piso", como aquellos en los que las partículas en el aire se consideran peligrosas si las inhalan directamente los humanos, requieren automatización para completar las tareas que alguna vez realizaron los trabajadores.

Ward agregó que otras compañías solo buscan piezas que no muestren signos de ningún procesamiento, lo que significa que no hay cordones de soldadura ni inconsistencias en la superficie. Dichos defectos pueden notarse a medida que la pieza se desprende del accesorio de soldadura, pero se vuelven especialmente evidentes cuando se pinta. El granjero quiere la misma calidad de pintura en su cosechadora que el administrador del fondo de riqueza quiere en su BMW.

"Los consumidores son muy exigentes en estos días, y el trabajo de pintura es lo primero que ves", dijo Ward.

Los fabricantes que han adoptado la tecnología de rectificado robótico lo han hecho para aumentar la productividad, eliminar el elemento humano del proceso y ofrecer acabados consistentes para una mejor apariencia estética. Por lo tanto, no sorprende que este tipo de automatización haya encontrado un hogar en ciertos entornos de fabricación que pueden resultar terriblemente familiares para los fabricantes de metal.

Ward describió una celda que estaba dedicada al posprocesamiento de una pieza soldada grande. Más específicamente, la celda fue diseñada para eliminar la escoria, los contaminantes del gas del arco y las salpicaduras de soldadura.

Las piezas soldadas se produjeron en grandes cantidades y en diferentes configuraciones. Una celda de rectificado robótica ayudaría a reducir el tiempo dedicado a limpiar las soldaduras e introducir un nivel de consistencia que no sería posible con las rectificadoras manuales que utilizan herramientas eléctricas con ruedas de alambre y almohadillas de pulido.

MESH Automation diseñó una celda con una interfaz de operador personalizada, un husillo pulidor y un accesorio automatizado. La presión sobre la hoja de alambre del husillo era programable y monitoreada constantemente para que pudiera cambiarse durante el acabado. La celda también venía con un cajón de herramientas para reemplazar las ruedas de alambre usadas con ruedas de alambre nuevas.

El accesorio que diseñó MESH Automation podría acomodar las diversas soldaduras. Una cámara de visión montada sobre el accesorio proporcionó verificación a la máquina de que se cargó la pieza correcta y que coincidía con el trabajo seleccionado.

Ward dijo que el cliente estaba complacido de que la celda pudiera terminar el trabajo de limpieza en estas partes en menos de 80 segundos. La celda también entregó un acabado superficial estéticamente agradable.

"Podemos obtener una tremenda precisión y repetibilidad con estos robots", dijo Ward.

Los gabinetes eléctricos son una vista familiar en algunos talleres, y Ward dijo que las celdas de molienda robóticas de su compañía también han encontrado su hogar en estos entornos de fabricación. Una instalación en particular acomodaba cajas que variaban en tamaño desde 12 por 12 pulgadas hasta 38 por 60 pulgadas.

"Podría ser cualquier cosa que se presente en cualquier momento", recordó Ward. "Desarrollamos una forma de reconocer cuál era el tamaño de la pieza y establecimos diferentes variables para que les dijeran a los robots qué hacer".

En este caso, los robots de la celda estaban equipados con cepillos para desbastar las costuras de soldadura. Luego cambiarían las herramientas para mezclar el área de la unión soldada con el resto de la superficie del metal. Ward dijo que a alguien le costaría saber realmente dónde estaba la unión soldada.

"Ha llegado al punto en que esto se puede adoptar para productos más variados, en lugar de ser solo diferentes tipos de variaciones de una familia de productos", dijo Ward. "Nos referimos a eso como lotes secuenciales de uno".

Carlson dijo que dado que la pandemia obligó a los fabricantes a dar un paso atrás y reevaluar las inversiones durante 2020, las empresas ahora están listas para emprender planes para la producción futura. Dado que los fabricantes, incluso frente a las altas tasas de desempleo, todavía tienen problemas para encontrar los empleados adecuados para unirse a sus empresas, están sedientos de tecnologías de automatización que les permitan aprovechar las oportunidades que no necesariamente requieren agregar operadores.

Carlson señaló la industria de las armas de fuego como ejemplo. Al describirlo como un "área de crecimiento" para Acme, Carlson dijo que la partida de artesanos que solían pasar turnos enteros puliendo manualmente cañones de pistolas y rifles está causando que los fabricantes de armas de fuego busquen robots que puedan intervenir para hacer estos trabajos. Los Millennials y la Generación Z no están interesados ​​en hacer una carrera con el pulido a mano.

Ahora bien, la industria de las armas de fuego no es exactamente lo que uno piensa cuando se habla de fabricación de metal, pero sí lo es la fabricación de gabinetes eléctricos y grandes soldaduras para aplicaciones agrícolas e industriales. Un futuro automatizado con molienda automatizada está cerca.

Carlson aconsejó a cualquier empresa de fabricación de metal que esté pensando en una alternativa automatizada al rectificado manual que se comunique con un integrador de sistemas para ver qué podría tener sentido. Sin embargo, ayuda si el integrador tiene experiencia con el acabado de metales.

"Cuando busca un sistema para la remoción de material, entendemos cómo se deben utilizar los abrasivos, qué potencia se necesita y las velocidades y avances adecuados", dijo Carlson.

Ward agregó que un sistema de rectificado robótico puede costar tanto como una celda de soldadura robótica. Por supuesto, esa es una gran generalidad, pero los precios de los robots son mucho más asequibles que hace 10 años. Además, programar estos robots es mucho más fácil de usar.

Una celda de molienda automatizada no será la adecuada para cada pieza, pero podría tener sentido en las circunstancias adecuadas. Los fabricantes tienen que determinar qué tan complicado es el proceso para sus empresas.

Acme Manufacturing Co., www.acmemfg.com

Automatización MESH, meshautomationinc.com

Asociación de Industrias de Robótica. www.robótica.org