La multitarea es el eje de la eficiencia de producción de hélices del taller

may./13/2020
  • Multi tasking

Whirlwind Propellers, de El Cajón (California), quería crecer y ampliar su oferta de productos, pero la subcontratación del mecanizado de los componentes del ensamblaje del buje de sus hélices había obstaculizado gravemente el progreso del taller. La empresa no sólo era incapaz de controlar plenamente sus procesos y plazos de producción, sino que la subcontratación de trabajos daba lugar a una escasa rentabilidad, lo que, a su vez, ahogaba el diseño de nuevos productos.

Según Jim Rust, presidente de Whirlwind Propellers, la línea de productos de la tienda se estancó. No desarrollaban nuevos diseños ni mejoraban los existentes. Eso fue, señaló, hasta que incorporaron la tecnología de máquinas Multi-Tasking a las operaciones de producción de piezas del taller.

Whirlwind Propellers fabrica dos tipos de hélices: hélices de velocidad constante para aviones acrobáticos y hélices ajustables en tierra para aviones ligeros sencillos. Un conjunto de cubo de hélice puede constar de hasta 23 piezas diferentes. La estrategia de producción de bajo volumen/alta mezcla necesaria para satisfacer la demanda de bujes de hélice por parte de los clientes hizo que la subcontratación fuera prácticamente imposible para el taller.

"Los ensamblajes de cubos están compuestos en su totalidad por piezas de alta precisión y tolerancias estrechas", explica Rust. "La mayoría son de aluminio, pero hay algunos de acero inoxidable 440C. Y la mayoría tienen forma redonda, pero requieren mucho fresado a partir de tochos macizos. Por ejemplo, las carcasas de los bujes son uno de los componentes de montaje de mayor tamaño. Empiezan como una pieza redonda de 10" que pesa unas 85 libras y cuando están completamente mecanizadas sólo pesan 7 libras".

Cuando Whirlwind Propellers subcontrataba el ensamblaje de sus bujes, los plazos de entrega se alargaban durante meses. Ahora, el taller mecaniza todas las piezas para el montaje de un buje -en unas 10 horas en total- en su propia máquina multitarea Mazak INTEGREX i-200S. El ciclo de mecanizado más corto dura aproximadamente un minuto, mientras que el más largo se acerca a las cuatro horas.

"La máquina multitarea de Mazak ha eliminado la necesidad de trabajar en función de los calendarios de nuestros proveedores de mecanizado", afirma Rust. "Ya no estamos a merced de proveedores externos y podemos controlar nuestro calendario de producción. Para nosotros, la Mazak ha conseguido tres cosas. En primer lugar, nos ha devuelto tiempo para el desarrollo de productos, porque ahora fabricamos todas las piezas internamente; en segundo lugar, ha reducido drásticamente los plazos de producción de las hélices; y en tercer lugar, nos ha permitido controlar mejor los costes de las piezas".

Whirlwind Propellers 1
Whirlwind Propellers 2

La INTEGREX i-200S de Whirlwind Propellers dispone de dos husillos de torneado y un husillo de fresado con una potencia equivalente a la del husillo de un centro de mecanizado vertical.  En un espacio reducido de 157,1" x 110,2", la máquina tornea, taladra, rosca y fresa de forma productiva, al tiempo que ofrece contorneado descentrado y simultáneo en 5 ejes. Esto proporciona al taller la capacidad de procesamiento de piezas DONE IN ONEÒ para reducir los plazos de producción, mejorar la precisión del mecanizado y reducir drásticamente los gastos operativos.

El husillo de fresado montado verticalmente en la INTEGREX i-200S proporciona 30 CV (22 kW), 12.000 rpm y un rango de rotación del eje B de -30° a +240°. Un almacén de 36 herramientas permite cambiar de herramienta rápidamente y proporciona una amplia gama de herramientas para el procesamiento continuo de piezas. Y como su almacén de herramientas está situado en la parte delantera, los operarios de las máquinas de Whirlwind Propellers pueden realizar la programación y la configuración de las herramientas con el mínimo movimiento necesario.

Con capacidades de taladrado de 76 mm de diámetro, los dos husillos de torneado de la INTEGREX i-200S ofrecen un rendimiento igualmente elevado con velocidades de husillo de 5.000 rpm y control de torneado en el eje C. El cabezal principal de la máquina cuenta con un diseño de husillo/motor integral que puede adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, desde el corte pesado a bajas velocidades hasta el corte a alta velocidad de aluminio y otros materiales no ferrosos. El segundo husillo también cuenta con un husillo/motor integrado para garantizar un mecanizado de alta eficacia en las operaciones secundarias. 

Whirlwind Propellers adquirió su INTEGREX i-200S para una línea de productos específica. Para este proyecto, no podía permitirse el tiempo y el coste que supondría subcontratar los componentes. Eso habría consumido todo el tiempo necesario para diseñar, crear prototipos y probar las piezas.

"Para hacer frente a los plazos de entrega de las piezas subcontratadas, teníamos mucho trabajo en curso y pedíamos las piezas con dos meses de antelación", explica Rust. "Pero eso perjudicó mucho nuestras entregas de productos y nuestra capacidad de respuesta a las demandas de los clientes. El aspecto crítico de estas piezas es mantener tolerancias estrechas para fines de montaje/ajuste, y para algunas piezas, las tolerancias deben mantenerse dentro de 0,0005" para evitar tolerancias apiladas. Cuando subcontratábamos estas piezas a distintos talleres, la precisión de ajuste y acabado durante el montaje era un problema".

El taller fabrica ahora todas las piezas de ensamblaje de cubos en su Mazak. La nueva línea de productos incluye hélices para los aviones en kit más populares que se construyen hoy en día, y la producción implicaría normalmente de tres a cinco configuraciones en varios tipos diferentes de máquinas. "Simplemente no estábamos dispuestos a hacer esa inversión, no sólo en las múltiples máquinas, sino también en la cantidad de espacio de taller que habrían requerido", dijo Rust. "A eso hay que añadir todo el utillaje y la mano de obra necesarios para cada una de las máquinas por separado". Sin embargo, una vez que la línea esté a pleno rendimiento, la INTEGREX i-200S funcionará cinco días a la semana, durante todo el día, con operaciones de una sola puesta a punto.

Además del ahorro en bienes de equipo, su INTEGREX i-200S proporciona a Whirlwind Propellers la flexibilidad necesaria para modificar su flujo de producción. "En lugar de tener la máquina preparada para una pieza concreta y fabricar miles de ellas, podemos fabricar de forma eficaz y rentable cinco de una pieza, tres de otra, 30 de otra, y así sucesivamente según lo dicten las necesidades de producción", explica Rust. "Lo que lo hace posible es la facilidad de configuración y programación de la INTEGREX i-200S gracias a su control MAZATROL SmoothX junto con su gran capacidad de utillaje."

Rust se apresura a señalar que no es maquinista de profesión, pero que tenía cierta experiencia en fresadoras de tres ejes. Ahora programa, configura y maneja la INTEGREX i-200S y atribuye esa corta curva de aprendizaje al nuevo software CAD/CAM, al control avanzado de la máquina y a la formación y soporte de aplicaciones que el taller recibe de Mazak.

Whirlwind Propellers produce una media de 3.000 palas de hélice al año y es uno de los dos únicos talleres del mundo que fabrican hélices de velocidad constante reforzadas con plástico de fibra de carbono (CFPR). El taller, en el que trabajan 14 personas, se fundó en 1995 y sus operaciones se centran en cuatro procesos principales: moldeo de materiales compuestos, unión de metales, acabado de materiales compuestos de clase A, electroformado y mecanizado. De todos estos procesos, el más sencillo, según Rust, es el mecanizado. Los demás requieren mucho trabajo.

Desde sus inicios, el taller se ha ampliado hasta producir una línea completa de hélices de velocidad constante para aviones ligeros, hélices para lanchas neumáticas y hélices para ventiladores de túneles de viento. Whirlwind también se especializa en la creación rápida de prototipos de hélices y ventiladores para algunas de las mayores empresas aeroespaciales del mundo. Rust considera que el negocio seguirá creciendo, al igual que la necesidad de añadir más tecnología de fabricación multitarea de Mazak, como su INTEGREX i-200S o, como él se refiere a la máquina, un "robot que básicamente funciona solo".