Sostenibilidad en la fabricación de máquinas-herramienta y en el mecanizado de metales / Expositores de AMB sobre la reducción de la huella de CO2 de su maquinaria
Teniendo en cuenta la creciente concienciación sobre la importancia de la sostenibilidad y el aumento de las exigencias en lo relativo a la protección medioambiental, cada vez son más las empresas de los sectores de la fabricación de máquinas y del mecanizado de metales que se suman a la tendencia de la eficiencia y la sostenibilidad y que dedican sus esfuerzos a descubrir los potenciales de optimización. También numerosas empresas participantes en la AMB 2020 están tratando de encontrar nuevas fórmulas destacadas para contribuir a una gestión sostenible. Es comprensible, ya que un número creciente de los visitantes de la AMB del próximo mes de septiembre, y por tanto muchos usuarios y clientes, mostrarán sin duda también interés por este tema.
Garantizar la durabilidad de los productos
En el ámbito de la conservación de los recursos, el fabricante de portaherramientas Hainbuch apuesta principalmente por la durabilidad: «Muchos productos existentes en el mercado van directos a la basura cuando se desgastan por el uso», afirma Stefan Nitsche, director de gestión de productos de Hainbuch. Por este motivo, la empresa da prioridad a garantizar una vida útil especialmente larga para sus productos, que se prolongue más allá del desgaste natural de sus distintos componentes. Con este objetivo Hainbuch ofrece a sus clientes mantenimientos e inspecciones regulares. Por ejemplo, se lleva a cabo un nuevo vulcanizado de los elementos de sujeción en contacto con las piezas, se compensan las irregularidades surgidas y se recubren de nuevo los puntos de desgaste. Los costes del acondicionamiento representan tan solo una parte del coste de adquisición de un producto nuevo. Por tanto, un trato con beneficio mutuo para el medio ambiente y la industria.
Pero también los propios usuarios podrían contribuir, en opinión de Nitsche, a garantizar la durabilidad de sus portaherramientas con un mantenimiento preventivo: «Lo ideal sería detener los equipos brevemente una vez al día para eliminar virutas y suciedad. El problema es que muchos clientes no pueden permitírselo porque están dedicados a la producción de un elevado volumen de piezas».
El sistema modular aúna eficiencia y sostenibilidad
Una razón de peso para visitar la AMB es lograr un posicionamiento rentable de cara al futuro para la propia empresa o departamento adquiriendo la tecnología idónea del mejor fabricante. Para muchos usuarios la prioridad máxima sigue siendo la rentabilidad de su empresa, confirma también Nitsche. Esto se debe, según su experiencia, a la competencia cada vez más intensa. Por este motivo, en su opinión, la tarea de la industria de herramientas es aunar sostenibilidad y eficiencia para sus clientes. Hainbuch ofrece a los usuarios un sistema modular que permite adaptar las máquinas herramienta a distintos pedidos de fabricación sin coste adicional: en concreto, ya no es preciso sustituir el portaherramientas completo para obtener diferentes geometrías de piezas, sino solo insertar la adaptación específica en el portaherramientas. Una diferencia fundamental sobre todo para los subcontratistas, comenta. En este caso, las empresas de fabricación sustituyen varias veces al día sus portaherramientas para el mecanizado de piezas diferentes. Para la sustitución de un portaherramientas completo el proceso de reemplazo requiere de 20 a 30 minutos; con el sistema modular, este tiempo se reduce a uno o dos minutos. «Nuestros elementos de conexión para la sustitución rápida permiten a los clientes un reequipamiento tan ágil que les permiten ahorrarse máquinas completas gracias al tiempo de configuración que se evita», explica Nitsche. Sin duda una aportación importante desde el punto de vista de la sostenibilidad, opina.
Prevenir el turismo de piezas
Un aspecto importante de la sostenibilidad consiste en poner a prueba permanentemente los propios productos y procesos de fabricación. En especial en el sector de la construcción de maquinaria un aspecto clave consiste en proporcionar a usuarios y equipos la posibilidad de producir de manera más eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Los visitantes de la AMB recurren con gran interés al programa marco para abordar estos aspectos, pero también solicitan información a los expositores directamente en los stands. «Nuestros clientes ya intentan fabricar hoy piezas de la forma más ecológica posible. Como fabricantes de máquinas herramienta les proporcionamos el respaldo tecnológico necesario para concentrar en una sola máquina el mayor número de pasos de mecanizado posibles», afirma el Director General de Burkhardt+Weber, Olaf Furtmeier. Según sus palabras tampoco es raro hoy en día, por ejemplo, que una pieza se fabrique empleando nueve procesos de sujeción en cuatro máquinas distintas: torneado, mecanizado cúbico, dentado y rectificado. «Si estos pasos se realizan con tres procesos de sujeción en una sola máquina, el procedimiento sería más eficiente en su conjunto. Y evitaríamos, además, el denominado turismo de piezas», destaca.
También se reducirían los tiempos de suministro y el riesgo si una pieza se fabricase con tan solo un proceso de sujeción. «La huella ecológica mejora cuando se ahorran recursos, energía, tiempo y espacio. Para lograrlo, el reto para los fabricantes de máquinas consiste en trabajar con métodos de mecanizado que hasta ahora nos eran ajenos, como el rectificado o el dentado», detalla Furtmeier describiendo los esfuerzos necesarios. Tanto más, en su opinión, porque otras posibilidades están ya prácticamente agotadas. El término clave es la eficiencia energética: «Para lograr un posicionamiento óptimo de nuestros equipos en este aspecto llevamos mucho tiempo haciendo uso de los paquetes de accionamiento y control eficientes de nuestro proveedor Siemens en nuestras máquinas herramienta. Este tema ya ha llegado a su límite».
Flexibilidad frente a especialización
Un aspecto de la sostenibilidad en lo referente a los fabricantes de máquinas herramienta que los visitantes de la AMB pueden experimentar de primera mano es la concentración: «Fabricamos máquinas para el mecanizado pesado. El propósito de nuestros clientes es realizar un mecanizado de precisión de piezas muy grandes durante un tiempo prolongado», afirma Furtmeier. «No es raro ver máquinas nuestras con 25 años de antigüedad trabajando aún hoy con la misma precisión. Esto se debe a que nuestros ingenieros diseñan las máquinas para el mecanizado pesado con la máxima fiabilidad», comenta Furtmeier. Otros fabricantes preferirían seguir el enfoque de la alta flexibilidad, es decir, producir máquinas que puedan ser empleadas de manera flexible para el mecanizado de metales ligeros con unas elevadas velocidades del husillo y aceleraciones rápidas y también para piezas pesadas. «No aspiramos a lograr ambas cosas, sino que nos centramos en el mecanizado pesado y adaptamos magnitudes clave como el dimensionamiento mecánico. Esto es lo que hace que nuestras máquinas sean tan duraderas: un aspecto esencial para la sostenibilidad, en mi opinión», explica Furtmeier.
«También observamos que las tecnologías de herramientas y de mecanizado con frecuencia han avanzado mucho más que la máquina en la que se emplean» añade Furtmeier. La consecuencia de este hecho sería la imposibilidad de aprovechar en muchos casos las opciones de rendimiento que ofrecen las herramientas modernas. «En nuestro caso sucede justamente lo contrario: llevamos las herramientas al límite. Un ejemplo sería el mecanizado de titanio para piezas de avión: en este ámbito sería posible aumentar el rendimiento en hasta un 30 %. Una máquina supuestamente cara se rentabiliza y protege el medio ambiente cuando se emplea durante más tiempo, ofrece una mayor densidad de potencia y una precisión garantizada durante muchos años», afirma. La sostenibilidad tiene mucho que ver con sacar el máximo partido al conjunto del proceso, completa. Puesto que de esta forma se ahorran recursos como máquinas, tiempo de trabajo, espacio, energía y materias primas.
Menos residuos, más reciclaje
Por el contrario, el ahorro de materias primas en el mecanizado de piezas debe considerarse un progreso técnico ya logrado. Así, según Gerhard Knienieder, Director General del fabricante Emuge, de la región de Franconia, en el proceso de mecanizado se ha completado desde hace algunos años la tendencia al near net shape (forma casi neta): antes del mecanizado las piezas se adaptan ya a la forma de la pieza final para reducir al máximo la necesidad de acabado de la superficie. Cuando más parecida es la pieza en bruto a la pieza ya lista, más rápido se realiza el trabajo y menor es el desprendimiento de virutas durante la fabricación como beneficio adicional. Como consecuencia se reduce, por ejemplo, el trabajo de desbaste durante el fresado mientras que el trabajo de acabado adquiere mayor importancia.
También el reciclado de los residuos lleva mucho tiempo presente en la industria de mecanizado de metal. Las virutas de metal y otros residuos de la producción son recopilados por las propias empresas de fabricación o por empresas especializadas de reciclado de residuos y reintroducidos en la producción de materias primas. Según Knienieder se trataría de un proceso importante y bastante habitual sobre todo en el caso de metales nobles con contenido en cobalto y tungsteno como los que también emplea Emuge para la fabricación de herramientas.
Proteger los recursos mediante lubricación por cantidades mínimas
Otra tendencia sostenible dentro de la industria de mecanizado de metales sobre la que solicitan información muchos visitantes de la AMB: en lugar de emplear grandes cantidades de refrigerantes y lubricantes se apuesta cada vez más por la lubricación por cantidades mínimas: «Este sistema solo emplea una cantidad mínima de aceite para el mecanizado, lo que lógicamente supone un gran ahorro de recursos», afirma Knienieder. La técnica se emplea ya principalmente para la fabricación en serie dentro de la industria del automóvil. La tarea de los fabricantes de herramientas seria ahora, según sus palabras, preparar cada vez un mayor número de herramientas para este tipo de uso. Knienieder ve el mayor potencial de ahorro de energía en la propia fabricación: «Debemos lograr reducir el consumo de energía en la producción. No solo para evitar la emisión de CO2, sino también por interés propio desde el punto de vista del ahorro de costes». También la digitalización va a contribuir en su opinión a desarrollar procesos con un bajo coste energético. No obstante, a largo plazo es indispensable que las empresas revisen la sostenibilidad de su cadena completa de producción y suministro, afirma. Así, por ejemplo, su propia empresa deberá acercarse en el futuro a los proveedores para estar al corriente de la huella de carbono del acero bruto adquirido: «Dentro de pocos años tendremos que poder justificar la huella de carbono de cada uno de nuestros productos.
Por tanto, es importante no solo documentar el consumo de energía, sino poder asignarlo. Y, por supuesto, seguir reduciendo las emisiones a largo plazo».
Una tasa elevada de piezas conformes protege los recursos
Teniendo en cuenta que numerosos potenciales ya han llegado a su límite, muchos observadores ven una gran oportunidad en la digitalización del proceso de producción y no solo por los efectos de transparencia. En este contexto merece la pena estar atentos a las novedades durante la visita a la AMB: «Nos hemos reposicionado recientemente en el mercado con nuestro sistema Esprit CAM para máquinas CNC. Un aspecto fundamental ha sido el tema de la sostenibilidad», comenta Kai Lehmann, el director de ventas y canales de la empresa DP Technology. En su opinión, un software para la programación de una máquina herramienta debe ser sobre todo fácil de manejar, habida cuenta de la creciente escasez de trabajadores cualificados. El objetivo, continúa, deberá ser llegar de manera rápida y sencilla al producto listo en la máquina. «Hemos integrado gran cantidad de conocimientos en el software para diseñar la preparación del mecanizado de forma sostenible en lo que respecta a la programación. Un aspecto esencial es que hemos logrado una elevada reproducibilidad», afirma Lehmann. Si cada vez existe un mayor número de piezas conformes entre las piezas mecanizadas, porque se ha mejorado la reproducibilidad de los procesos, esto tiene efectos directos sobre la conservación de los recursos.
También la flexibilidad desempeña en este contexto un papel fundamental: «Con el empleo de elementos de inteligencia artificial hemos dado una vuelta de tuerca a la productividad. Cuando el número de máquinas sin carga es menor y no es necesario adaptar un pedido durante mucho tiempo, esto conlleva también un efecto medioambiental positivo», afirma Lehmann. Se ha logrado gracias a que el software reaccionará de ahora en adelante de manera más rápida ante situaciones cambiantes. Así, un trabajo de mecanizado originalmente creado para un control Siemens podrá realizarse rápidamente también en un Heidenhain y un mecanizado planificado para una fresadora podrá realizarse también en pocos pasos en un torno/fresadora.
Recorridos de herramienta automatizados
La influencia concreta que tiene la resolución de los desafíos clásicos relacionados con la sostenibilidad en el ámbito del mecanizado de metales es difícil de cuantificar. Está claro que la protección de herramientas y unos recorridos de herramientas eficientes desde el punto de vista del tiempo y de la energía empleada tienen una influencia muy a tener en cuenta en el balance global: «Veamos solo la optimización de la inserción de la herramienta.
Aquí el software ya propone procedimientos con un cálculo tan complejo que no pueden ser realizados por personas con programación manual en el control. Así se evitan, entre otras cosas, golpes o puntas de tensión en la herramienta y se consigue una formación de viruta homogénea con una elevada velocidad de mecanizado», comenta Lehmann.
Además de los aspectos de preparación del trabajo y de la propia máquina, la experiencia de Lehmann indica que también observando el parque de maquinaria completo y su funcionamiento es posible encontrar un potencial de optimización. «Cuando hablamos con los usuarios nos damos cuenta de que el nivel tecnológico de cada uno es diferente. Es cierto que no son pocos los que han pensado en realizar mejoras, pero muchos no son capaces de seguir el ritmo de los vertiginosos avances tecnológicos y de tener una visión general de todas las opciones», afirma. Un ejemplo son las posibles mejoras de la eficiencia general de una planta. Realizando tan solo un análisis somero de los tipos de máquinas, el aprovechamiento, la organización de turnos, los tiempos de equipamiento y los tiempos de mantenimiento, aparecen enfoques para reducir los tiempos de inactividad. «Lo que es bueno para el ROI, también es sostenible en este caso», resume.
Es obvio que si tenemos en cuenta las exigencias que plantea el cambio climático debemos incrementar los esfuerzos. Desde el punto de vista de un proveedor de CAD/CAM, Lehmann ve el camino ya trazado: para aumentar el potencial futuro en cuestiones de sostenibilidad, es preciso un cambio radical de la relación entre proveedor de software y usuario. «Muchas empresas pequeñas no son capaces de adaptarse a los saltos tecnológicos. Al mismo tiempo debemos lograr entrar en las empresas de forma más individual y profunda en lo referente a análisis y optimización. Nos veo en el futuro más como socios tecnológicos que como proveedores. Entonces podremos abordar aún mejor también los aspectos de la sostenibilidad», prevé aludiendo con ello a una tendencia que se extiende por todo el sector.
Digital Way de la AMB 2020 aborda la aplicación práctica de la digitalización en la producción y las soluciones que existen.
