Industria 4.0 e incremento de la eficacia son los temas clave de los fabricantes de máquinas herramienta y de sus socios en el año de la AMB

El sector de máquina herramienta está expuesto a un gran número de desarrollos que influyen en las decisiones de inversión de sus clientes. Además de temas como la Industria 4.0 y la mejora de la eficacia, que siguen siendo los predominantes, también se tratan las siguientes cuestiones: hibridización de las máquinas, software y seguridad TI, creciente inteligencia de los periféricos de las máquinas, así como la simulación de operaciones completas de mecanizado. AMB, la exposición internacional para el mecanizado de metal que se celebrará del 16 al 20 de septiembre de 2014 en Stuttgart, proporciona respuestas a estas complejas exigencias.

Industria 4.0: la alta complejidad es reto y oportunidad a la vez
La Industria 4.0 es un tema «heterogéneo e interdisciplinario», esta es la conclusión a la que ha llegado el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción y Automatización (IPA, por sus siglas en alemán) después de haber realizado un estudio sobre estructuras «Industria 4.0 para Baden-Wurtemberg» por encargo del estado federado de Baden-Wurtemberg. Seguramente muchas de las afirmaciones son de aplicación general. La realización puramente técnica no solo requiere competencias en materia de ingeniería, sino también capacidades en campos como la electrotecnia, el software y las tecnologías de la información y de la comunicación. Asimismo, deben tenerse en cuenta otros aspectos como la organización del trabajo. Para poder aplicar la Industria 4.0 con éxito, también deben involucrarse servicios muy relacionados con la empresa como, por ejemplo, el desarrollo tecnológico, la implantación, el mantenimiento o el servicio y la adecuación del equipamiento tecnológico, así como otras áreas no técnicas como pueden ser los cursos de formación y la formación continua.

Todo ello supone importantes retos para las empresas, tanto desde el punto de vista de implantación siendo usuarios, como también en calidad de empresas proveedoras. Entre los aspectos positivos destacan los siguientes: algunas empresas podrán conseguir ventajas competitivas, por ejemplo, una mayor productividad o nuevas características exclusivas en forma de otros servicios paralelos. También para el Dr. Nils Schmid, vicepresidente y ministro de Finanzas y Economía del Estado Federado de Baden-Wurtemberg, la Industria 4.0 es una de las megatendencias actuales en la producción: «Se trata de la colaboración inteligente entre diferentes sectores que permite optimizar las cadenas de creación de valor y mejorar la eficiencia de los recursos. En este sentido, los temas centrales son los nuevos mundos laborales, la seguridad, la estandarización y el desarrollo de novedosos modelos de negocio».

Los expositores de la AMB comparten esta visión. Holger Langhans, director de Walter Multiply de Walter AG en Tubinga, se muestra convencido: «Solo quienes consigan hacer pensar a su producción podrán garantizar en el futuro la calidad, la flexibilidad y la disponibilidad necesarias para seguir siendo competitivos a nivel global. Por eso, estamos trabajando en soluciones que permitan exactamente esto». El Dr. Niklas Kramer, responsable de Investigación y Desarrollo de Komet Group GmbH, Besigheim, percibe que la gestión de las herramientas del futuro está en la nube: «Una producción digital y conectada en red permitirá unas soluciones ideales. La «Crowd Intelligence» permite nuevos modelos de negocio para herramientas y es una de las claves para emplazar la producción en Alemania».

Eficiencia energética: los primeros éxitos son solo el comienzo
Los esfuerzos para aprovechar la energía de manera más eficiente llevan tiempo mostrando los primeros éxitos. Esta es la conclusión a la que llegaron hace algunos años los expertos del Centro para la Investigación Europea de Economía (ZEW) en Mannheim. En un estudio encargado por el Ministerio Federal del Medio Ambiente, este centro ha averiguado que la eficiencia energética ha mejorado a nivel mundial entre 1995 y 2007 en torno a un 18 por ciento. En la mayoría de los países, entre los que también figura Alemania, ha sido sobre todo la mejora de las tecnologías la que ha contribuido a este resultado. No obstante, para los investigadores en materia de producción, esto no es más que el pistoletazo de salida. En este sentido, la Universidad Técnica de Darmstadt lleva años dedicándose a la eficiencia energética. Precisamente aquí es donde los científicos están desarrollando la «Fábrica eta» promocionada por el Ministerio Federal de Economía en el marco de la iniciativa de alta tecnología Industria 4.0. Se trata de optimizar de forma interdisciplinaria la estructura «Fábrica» en su conjunto. El edificio, su infraestructura técnica y las máquinas de producción deben estar perfectamente sincronizados entre sí. Así, por ejemplo, se acumula térmicamente el calor residual de las máquinas para poder volver a aprovechar la energía en otro sitio y en otro momento. En este proyecto participan, entre otras, empresas expositoras de AMB, como Bosch Rexroth AG, Grob-Werke GmbH & Co. KG, Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH, MAG IAS GmbH y Siemens AG. Este proyecto está dirigido por el catedrático Dr. Ing. Eberhard Abele del Instituto de Gestión de Producción, Tecnología y Máquinas Herramienta (PTW) que presentará en la AMB el futuro de la producción gracias a su «Ruta innovadora PTW para el mecanizado de metales – Participar en las tendencias del futuro».

Construcción ligera: un tema de actualidad también en la construcción de maquinas
Además de tener una perspectiva general sobre el todo, no debe descuidarse el potencial de los pequeños detalles. En este sentido, por ejemplo, la construcción ligera no solo se está introduciendo en los diferentes sectores de movilidad, sino que su presencia es cada vez más destacada en la construcción de maquinas. Concretamente cuando se trata de procesos altamente dinámicos en los que hay que acelerar y volver a decelerar grandes masas con la máxima velocidad posible. El Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) presenta un excelente ejemplo de ello. Es aquí donde el Instituto de Tecnología de Producción wbk ha desarrollado un novedoso carro de construcción ligera de plástico reforzado con fibra de carbono (CFK). No solo es claramente más ligero que sus competidores de acero, sino que además puede modificarse su comportamiento de oscilación añadiendo masa para influir sobre su propio comportamiento de frecuencia, lo que mejora la capacidad de rendimiento de la máquina. «Nosotros partimos del supuesto que los correspondientes componentes estarán disponibles en el mercado dentro de unos cinco años», destaca el responsable del wbk, el catedrático Dr. Ing. Jürgen Fleischer.

Actualmente se está utilizando un plato de sujeción de construcción ligera de la empresa Emuge-Franken GmbH & Co. KG, ubicada en la localidad de Lauf an der Pegnitz. Allí, el responsable de diseño Friedrich Schmauß comenta lo siguiente: «Como mezcla de materiales se utilizan carbono y acero». El resultado es realmente impresionante: en un caso concreto de aplicación se ha conseguido reducir el peso de 460 a 130 kilogramos. En consecuencia, el consumo de energía anual ha disminuido de 22.470 kWh a aproximadamente 4000 kWh, a la vez que se ha logrado prácticamente triplicar el número máximo de revoluciones. Con esto se pretende dar respuesta a la demanda cada vez más frecuente de los clientes por componentes de construcción ligera, tal y como explica el director comercial Uwe Zoller: «Las peticiones de oferta suelen incluir directamente las especificaciones de peso, o los clientes nos preguntan lo que puede pesar un medio de sujeción para una determinada operación». Por su parte, Markus Michelberger, director comercial en el departamento de Tecnología de Sujeción de Schunk GmbH & Co. KG, Mengen, se muestra más escéptico con respecto al carbono. Él considera que hasta la fecha los materiales compuestos, al menos para los platos de torneado, todavía no son lo suficientemente robustos como para «absorber las altas cargas estáticas y dinámicas de los mecanizados convencionales con igual facilidad que los platos de torneado de acero». A pesar de ello, también en Schunk se trabaja en la reducción de peso. Michelberger: «Los platos de torneado de construcción ligera de acero templado minimizan el consumo de energía, convenciendo por su seguridad, precisión y larga vida útil».

La construcción ligera tendrá un papel destacado también en el programa marco de AMB. En este sentido, la Promoción Económica de la Región de Stuttgart (WRS) dedica directamente varios discursos y ponencias a temas como los materiales compuestos y la construcción ligera en su «Region Stuttgart Lounge». También participarán, entre otros, el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción y Automatización (IPA) que, en colaboración con la Universidad de Stuttgart, informará sobre el «mecanizado con arranque de viruta en la construcción ligera». Habrá más conferencias de la Agencia Regional para Construcción Ligera de
Baden-Wurtemberg y la Asociación de Materiales Basados en Fibras de Baden-Wurtemberg (AFBW). Los discursos y ponencias se celebrarán del 17 al 19 de septiembre a las 9:30 horas.

El «i-Software» facilita el manejo
Las máquinas herramienta van entrando cada vez más en nuevos sectores. El fabricante de Mühltal Datron AG creó hace años la máquina D5 para el empleo en laboratorios dentales. Los fabricantes de máquinas herramienta han seguido su camino. Así, actualmente GF Agie Charmilles destaca por la Mikron HSM 200U, dirigida también al sector médico y de forma general a fabricantes de pequeños componentes de precisión, como la industria de relojes y joyas. No obstante, cada vez es más importante el aspecto de la facilidad de uso. Asimismo, el sector de máquina herramienta alemán y europeo, enfocado fuertemente en la exportación, solo podrá disponer en algunas regiones del mundo de operarios con una buena formación similar a la de aquí. Datron también ha indicado cuál es el camino a seguir: la D5 se controla a través de un iPad de Apple y utiliza también su filosofía de manejo basado en aplicaciones. El llamado «i-Software» similar al de Apple está de moda. Hace algunos meses que uno de los grandes del sector, DMG Mori, se ha adentrado en este sector presentando la nueva interfaz de usuario «Celos». No obstante, DMG avanza mucho más que Datron. Se promete mucho más que la mera simplificación y aceleración de todo el proceso «desde la idea hasta el proyecto terminado». Las ventajas propiamente dichas se obtienen gracias a diferentes aplicaciones como «Job Manager» o «Job Assistant» que asisten al operario de la máquina con la planificación integrada en red, la preparación, la optimización y la ejecución sistemática de los nuevos pedidos de producción. Según Christian Thönes, miembro del Consejo de Administración para el Desarrollo de Productos, Tecnología e Internacionalización de las sedes de producción de DMG Mori: «En AMB podemos ver Celos en varias máquinas que incluyen incluso más aplicaciones que las doce que hemos mostrado en esta primera presentación».

Hibridización: combinar lo mejor de todo
Otra tendencia es la combinación y el solapamiento de diferentes procedimientos en una sola máquina herramienta. Ejemplo de ello es la tecnología MT (Mill/Turn) actual, presentada por la fábrica de maquinaria Berthold Hermle AG, Gosheim. Los centros de mecanizado de alto rendimiento de 5 ejes controlados por CNC C 42 U dynamic y C 50 U dynamic en su nueva versión MT disponen de una mesa giratoria completamente integrada que permite realizar exigentes mecanizados de torneado y fresado con una sola sujeción. El jefe de marketing Udo Hipp explica lo siguiente: «El concepto MT es magnífico porque permite realizar el torneado estando la mesa circular giratoria en cualquier posición entre 0° y 90°, hecho que facilita el uso de herramientas de torneado muy cortas». En Hermle incluso van más allá e integran el procedimiento MPA generativo en un centro de mecanizado de cinco ejes. El método de inyección térmica para polvo metálico permite la producción generativa de componentes de grandes volúmenes con prácticamente cualquier geometría interior. Según Hipp: «De este modo, la aplicación de material y el mecanizado se realizan con una sola sujeción y una sola máquina».

La simulación, cada vez más importante
No obstante, junto a la creciente «hibridización» aumentan también las exigencias de cara al operario. Es por ello que, primero, hay que encontrar una respuesta para saber «cómo se puede capacitar a los usuarios de estos conceptos híbridos de máquinas para que dominen este plus de funcionalidad y así poder aplicarlo de forma rentable y provechosa», advierte Eberhard Beck, Responsable de Técnica de Control de Index-Werke GmbH & Co. KG en Esslingen. Los métodos de planificación y procesos de pedidos convencionales han dejado de ser suficientes para enfrentarse a las estrictas exigencias de los nuevos conceptos de máquinas, ya que la planificación y realización de procesos de mecanizado «multitecnológicos» no solo incluye la planificación de la secuencias de mecanizados y herramientas, sino principalmente también trabajos de programación que requieren mucha experiencia. Casi es imposible realizar todos estos pasos de forma manual en condiciones competitivas. Beck aconseja recurrir a «una simulación de mecanizado tridimensional absolutamente realista en lo que a la representación y el desarrollo de los procesos en el tiempo se refiere, y que permite comprobar y asegurar en el ordenador todas las acciones de la máquina relacionadas con el programa y todos los procesos de pedidos antes de iniciar un pedido». Consecuentemente, la empresa es uno de los primeros fabricantes de máquinas herramienta que han creado una reproducción de 1:1 de sus máquinas en el ordenador. Beck: «Nosotros seguiremos constantemente el camino hacia la máquina virtual y hacia una cadena propia de proceso CAD-CAM-CNC también para AMB 2014».

En AMB 2014 que se celebrará del 16 al 20 de septiembre se esperan más de 90.000 visitantes profesionales y unos 1.300 expositores. Sobre una superficie de más de 105.000 metros cuadrados brutos podrán verse innovaciones y perfeccionamientos de desarrollo de la tecnología de arranque de viruta y de la industria de herramientas de precisión, pero también herramientas de sujeción, CAD, CAM, CAE, software, rectificadoras, manipulación de piezas y herramientas, así como técnica de medición. AMB 2014 está patrocinada por las siguientes asociaciones: la asociación especializada para herramientas de precisión de la VDMA, la asociación especializada en software de la VDM y la asociación alemana de fabricantes de máquinas herramienta VDW.