El fabricante de máquinas-herramienta de automoción utiliza Teamcenter para reducir en un 30 % el tiempo del ciclo de ingeniería y asignar listas de materiales de ingeniería y fabricación

Costes minimizados del ciclo de vida

Las piezas metálicas complejas para motores y transmisiones se fabrican tradicionalmente en líneas de transferencia, donde pasan de una máquina dedicada a determinados pasos del procesamiento (torneado, fresado, rectificado, etc.) a la siguiente en ciclos de fabricación rígidos. Los enormes costes de estas líneas solo pueden reducirse si las piezas se producen en cantidades suficientemente grandes sin ninguna alteración. La necesidad de espacio de estas líneas es elevada y la transferencia de piezas entre estaciones limita la precisión disponible. Por otra parte, debido a los tiempos muertos sistemáticamente inherentes, los centros de mecanizado universales no suelen alcanzar el alto nivel de productividad requerido. La configuración de sus husillos portaherramientas, concebida como un compromiso para realizar diversas operaciones de mecanizado, también supone una pérdida de precisión.

Los centros de transferencia de ANGER MACHINING GmbH (ANGER) combinan las ventajas de las líneas de transferencia y los centros de mecanizado. En el concepto de máquina inventado por la empresa en 1984, no es el husillo el que se desplaza hacia la pieza, sino que esta se mueve contra muchos husillos, cada uno de ellos optimizado para su tarea específica. Los husillos están montados en grupos para cada pieza, lo que permite que se produzcan varios pasos de mecanizado de manera simultánea. Esta optimización y el movimiento más rápido de las piezas en una sola máquina reducen enormemente el tiempo de ciclo. Debido a la concentración espacial, un centro de transferencia puede sustituir de dos a ocho centros de mecanizado convencionales. De ese modo, se minimizan el área de instalación, el consumo de energía y el mantenimiento, por lo que también lo hacen los costes del ciclo de vida. Por eso, este revolucionario concepto de máquina se ha consolidado en la industria del automóvil en todo el mundo.

Combinación de productividad y flexibilidad

«Los ciclos de innovación cada vez más cortos y el avance de la individualización de los productos finales se traducen en cantidades reducidas y ciclos de vida de producción más breves de las piezas», afirma Dietmar Bahn, director general de ANGER MACHINING. «Eso crea retos importantes para las empresas que invierten en maquinaria nueva, especialmente en el sector de la automoción».

Consciente de ello, ANGER diseñó una nueva serie de centros de transferencia flexibles para la fabricación de volúmenes medianos y grandes. Un cliente japonés encargó dos de estos centros de transferencia ANGER HCX para el mecanizado de cuerpos de válvulas. Los cabezales multihusillo y los cabezales torreta revólver de estas máquinas no están montados directamente en el bastidor de la máquina, sino en módulos portadores sustituibles. Este hecho, unido a un cambiador automático de herramientas y un sistema de sujeción de punto cero, evita comprometer la precisión o la velocidad de mecanizado. Además, facilita la reconfiguración de la máquina para piezas nuevas, al combinar las ventajas de la exitosa tecnología del centro de transferencia con la máxima protección de la inversión.

Simulación y realidad

«Asumimos un papel de liderazgo en el segmento de la transferencia también en cuanto a tecnología de control cuando introdujimos en el mercado la actual serie de centros de transferencia HCX en 2007», afirma Roland Haas, responsable de Tecnología e investigación y desarrollo (I+D) de ANGER MACHINING. «Cuando tienes piezas que se mueven a la velocidad del rayo a solo una fracción de milímetro de distancia de hasta 100 puntas de herramienta, y operaciones masivas de mecanizado en paralelo, es necesario realizar una simulación virtual completa del proceso en 3D, y no solo para prevenir colisiones».

Coherencia de datos decisiva para la elección del software

El software para el control virtual de la producción debía simplificar las operaciones mecánicas y relacionadas con el proceso, además de ofrecer un entorno de programación cómodo y seguro. Era preciso que la tecnología seleccionada se adaptara a la arquitectura poco convencional de las máquinas de ANGER y que importara datos de diseño asistido por ordenador (CAD) directamente a la simulación sin necesidad de programación personalizada. Durante muchos años, las máquinas de ANGER se han diseñado de manera integral con el software Solid Edge® de Siemens Digital Industries Software, especialista en gestión del ciclo de vida del producto (PLM).

«La coherencia total de los datos es muy importante. Además, en un negocio basado en bienes de inversión de larga duración como el nuestro, es decisivo contar con un sistema preparado para el futuro con un soporte fiable de su fabricante. Por eso, el software de fabricación asistida por ordenador NX de Siemens se impuso a otros cinco sistemas», recuerda Haas. «El soporte del proveedor de software llegó hasta el diseño de la cinemática de la máquina, de acuerdo con nuestras especificaciones. Para una simulación de producción completa, solo tenemos que añadir las piezas específicas del contrato de Solid Edge a la máquina virtual básica».

Simulación en tiempo real que reduce los tiempos de cambio y reconfiguración

Con una simulación completa del proceso de producción, los usuarios pueden desarrollar procesos de fabricación eficaces y generar programas de control numérico (CN) optimizados con detección automática de colisiones. NX se utiliza tanto para la ingeniería de procesos como para programar las máquinas herramienta en la planta de producción. También lo utilizan en ventas durante las fases conceptuales para aportar pruebas de que la funcionalidad solicitada se cumplirá realmente.

La integración del modelo de diseño 3D y la gestión coherente del flujo de trabajo proporcionan una base óptima para la toma de decisiones, así como una planificación y unos resultados de cálculo rápidos, tanto para los productos como para los procesos. En la serie HCX, ANGER utilizó la simulación integral de máquinas-herramienta para reducir los costes de diseño en un 20 % y mejorar los plazos medios de entrega de un contrato en un 30 %.

Coherencia desde el diseño hasta los ejes

NXCAM utiliza el modelo de diseño 3D como entrada, de modo que permite a los ingenieros de ANGER generar rápidamente programas NC para mecanizar eficazmente estas piezas. El mecanizado sin errores en la planta de producción es posible gracias a la simulación integrada de las máquinas-herramienta mediante NX CAM. «La simulación avanzada de máquinas-herramienta en NX CAM es fundamental para programar con fiabilidad las máquinas ANGER FLXBL, que utilizan una tecnología innovadora para el cambio de herramientas y las modificaciones», concluye Markus Schürz, ingeniero de diseño de ANGER. «Para dominar el alto nivel de complejidad, las máquinas están equipadas con controladores SINUMERIK 840D de Siemens y tecnología de accionamiento SIMOTION. El software y los equipos de Siemens aseguran la total coherencia de los datos, desde el diseño hasta cada uno de los ejes».

«Con la simulación exhaustiva de los procesos de mecanizado basada en NX CAM de Siemens Digital Industries Software, ofrecemos a nuestros clientes una mayor eficacia y fiabilidad de los procesos», declara Haas. «Con NX CAM, pudimos mejorar significativamente nuestra competitividad», concluye.

Teamcenter: un paso importante hacia la fábrica digital

Dominar la complejidad es también el objetivo que llevó a la compañía a instalar el software Teamcenter®, también de Siemens, en toda la empresa. «Para nosotros, adoptar Teamcenter representó un paso importante hacia la fábrica digital», asegura Haas. «El software nos ayuda a visualizar los vínculos de nuestras máquinas y procesos de producción, así como entre ellos, representando una cadena de valor digital completa. Para reducir la complejidad tangible y poder tomar las decisiones correctas más rápidamente y sobre una base sólida, vinculamos Teamcenter con nuestras herramientas de software más importantes, desde el sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) hasta el software CAD Solid Edge. Teamcenter nos ayuda a representar una cadena de valor digital completa».

Schürz señala: «Por ejemplo, pasamos las listas de materiales de Solid Edge al sistema de planificación del proceso de fabricación, donde se separan los datos para adaptarlos mejor a las necesidades de producción, y luego se transfieren al departamento de compras. En última instancia, el diseño personalizado y el trabajo de procesamiento de pedidos comerciales están perfectamente sincronizados».

Unos usuarios trabajan con Teamcenter para elaborar propuestas y documentación, así como para realizar tareas de la planta de producción, sobre la base de datos comunes con validez asegurada. Como resultado, dedican mucho menos esfuerzo que antes a la búsqueda y validación de documentos y al cumplimiento de unos requisitos de documentación cada vez mayores.

Primer proyecto con Teamcenter completado antes de lo previsto

Teamcenter no solo proporciona a ANGER una forma sencilla y coherente de rastrear qué piezas se utilizaron en cada máquina, sino que también recomienda piezas y conjuntos existentes. De este modo, la empresa aumenta considerablemente el uso de piezas comunes.

«Cuando introdujimos Teamcenter, obviamente tuvimos que revisar los datos y reorganizarlos de un modo al que no estábamos acostumbrados», dice Schürz. «Sin embargo, ha merecido la pena, ya que hemos podido completar nuestro primer proyecto con Teamcenter mucho antes de lo previsto. Se trata de un centro de transferencia HCX utilizado para el mecanizado múltiple de bloques de válvulas para transmisiones automáticas».

«La gestión centralizada de los datos es la piedra angular de los sistemas en red global del futuro», afirma Haas. «Para nosotros, tiene mucho sentido adoptar los estándares de Siemens Digital Industries Software de forma generalizada, puesto que nuestros clientes de la industria de la automoción ya los consideran los estándares de última generación. Además de las propiedades técnicas del software, una parte importante de este éxito se debe a la experiencia en la resolución de problemas del socio de ventas de Siemens Digital Industries Software, ACAM Systemautomation GmbH».