El taller de bombas alivia la presión de la producción gracias a la multitarea
A finales de los 90, cuando MTH Tool Co. consideró por primera vez incorporar la tecnología de máquinas multitarea a las operaciones de fabricación de bombas de su taller, la mayoría de la gente pensaba que los equipos multitarea eran demasiado engorrosos de configurar y difíciles de programar. Afortunadamente, Tim Tremain, Presidente de MTH, hizo caso omiso de esas preocupaciones e instaló la primera máquina herramienta multitarea con robot de pórtico del taller en 1998.
Tremain no ha mirado atrás desde entonces, ya que con esa tecnología, el taller de Plano (Illinois) ha eliminado prácticamente el trabajo en curso (WIP), ha reducido la necesidad de manipular el trabajo en curso y ha aumentado significativamente su producción sin necesidad de equipos ni personal de mecanizado adicionales. Todo ello al tiempo que se reduce el tiempo de preparación del trabajo, se mejoran las tolerancias de las piezas y se aumenta la concentricidad, además de garantizar la coherencia del proceso.
Antes de las máquinas multitarea, el taller utilizaba tornos monoproceso y centros de mecanizado horizontales de seis palets con almacenes de 120 herramientas. Desgraciadamente, esta estrategia de fabricación provocaba cuellos de botella que hacían perder tiempo mientras las piezas circulaban entre cada máquina de proceso único. Según Tremain, el taller tenía tres o cuatro contenedores de material que quedaban en el limbo entre las operaciones de torneado y fresado.
Ahora, la lista de máquinas multitarea de MTH Tool ha crecido hasta incluir 12 máquinas multitarea INTEGREX y una máquina de torneado con capacidad multitarea, todas ellas de Mazak. Cada una de las máquinas multitarea Mazak INTEGREX del taller utiliza cargadores de tipo pórtico, un almacén de 110 ó 120 herramientas y capacidad para refrigerante de alta presión de 1.000 psi, junto con sondas de inspección de ojos de herramienta y piezas. Según Tremain, estas funciones y capacidades son fundamentales para el funcionamiento continuo y desatendido del taller, la rápida preparación de los trabajos y los cortos tiempos de cambio de máquina.
El torno Mazak es un QUICK TURN SMART NEXUS 250MSY con capacidad de fresado, segundo husillo y eje Y, mientras que la mayoría de las máquinas INTEGREX son modelos i-100ST, i-200ST o i-300ST. Además de un husillo de torneado principal y un husillo de fresado basculante, las máquinas de la serie INTEGREX i pueden incorporar un segundo husillo de torneado (S) y una torreta de herramientas inferior (T) con herramientas motorizadas opcionales.
Gracias a la tecnología de máquinas multitarea, MTH Tool rara vez tiene trabajo en curso como ocurría con las horizontales. Esto se debe a que las máquinas multitarea ofrecen al taller un procesamiento de piezas DONE-IN-ONE® de configuración única, lo que significa que las piezas en bruto se cargan en una máquina multitarea Mazak y salen de ella completas.
La capacidad DONE-IN-ONE es también lo que ha permitido al taller aumentar la producción con menos máquinas y menos mano de obra necesaria. A su vez, el menor número de máquinas ha aumentado la rentabilidad y ha ayudado a conservar un valioso espacio en el taller. Y como las máquinas multitarea eliminan la necesidad de manipular el trabajo durante el proceso, MTH Tool ha experimentado increíbles mejoras en la consistencia y flexibilidad de su procesamiento, así como en la concentricidad de las piezas y la precisión general.
Según Tremain, las instalaciones del taller tendrían que duplicar su tamaño actual si hubiera continuado con su estrategia de producción anterior y los tornos y fresadoras de un solo proceso. "No podríamos haber alcanzado nuestro nivel actual de ventas y capacidad de producción sin las máquinas multitarea INTEGREX", afirma. "Con nuestra antigua estrategia, la producción que logramos ahora con nuestros 12 Mazaks habría requerido más de 30 máquinas individuales de proceso único y los maquinistas difíciles de encontrar para hacerlas funcionar."
De hecho, cuando se trata de mejorar la precisión y concentricidad de las piezas, hay algunos casos en los que el taller ha quintuplicado las mejoras. La concentricidad entre los componentes de la bomba es fundamental porque todas las piezas se montan entre sí o se apilan; cuanto más preciso sea cada componente individual, mejor será la bomba en su conjunto y su rendimiento.
Como argumento de venta para los clientes de MTH Tool, la flexibilidad de sus máquinas multitarea Mazak permite al taller producir cualquiera de sus piezas en varias máquinas INTEGREX. Cuando grandes clientes visitan un pequeño taller como MTH Tool, la gestión de riesgos es siempre un tema candente, pero estos clientes pronto se dan cuenta de que, aunque una máquina esté parada, pueden seguir obteniendo sus piezas cuando las necesiten: cuando cada máquina puede realizar todos los procesos, siempre hay una copia de seguridad.
"Cuando una empresa de 500 millones de dólares entra en tu taller con la intención de que le fabriques piezas, quiere saber que los fallos en tus operaciones no paralizarán sus líneas de producción", explica Tremain.
La multitarea unida a la automatización intensifica aún más el rendimiento y la agilidad de producción de MTH Tool. Cuando la demanda de piezas fluctúa, las máquinas INTEGREX permiten al taller cambiar fácil y rápidamente de una pieza a otra.
"Estas máquinas, en mi opinión, están hechas para entornos de alta mezcla y bajo volumen, principalmente porque los tiempos de preparación son relativamente cortos", comentó Tremain. "Esto se debe a que utilizamos mordazas de mandril personalizadas y pinzas y placas de robots de pórtico que se adaptan a múltiples tamaños y tipos de piezas. Las herramientas no tienen que cambiar porque cargamos cada máquina con todas las herramientas que necesita para ejecutar todos los trabajos que tiene asignados. También es mucho menos costoso cortar un juego de mordazas de mandril que hacer una lápida para un centro de mecanizado horizontal".
En cuanto al tamaño de los lotes de trabajo, el taller tiende a emitir órdenes de trabajo según el tamaño de la mesa de carga de automatización de una máquina. Dependiendo de la máquina, estas capacidades pueden variar de múltiplos de 48 piezas a múltiplos de 36, con un tamaño medio de tirada de unas 72 piezas.
En muchos casos, el taller logra 24 horas de producción continua con sus máquinas multitarea INTEGREX, algunas de las cuales tienen pórticos de estilo apilador que acomodan hasta 320 de los componentes de la bomba del taller a la vez. Los maquinistas pondrán en marcha las máquinas a primera hora de la tarde de un viernes, y funcionarán sin vigilancia durante todo el fin de semana y hasta el lunes antes de detenerse.
Para controlar las operaciones desatendidas, los operarios del taller utilizan un software basado en Internet junto con el protocolo de comunicación MTConnect® para acceder, supervisar y registrar a distancia el estado de las máquinas. El taller lleva más de dos años utilizando MTConnect y lo incorporó en parte porque sus máquinas Mazak se lo permitían con bastante facilidad.
Según Tremain, lo primero que el taller quería averiguar era la utilización de sus máquinas. "Cuando calculamos la utilización, incluimos todos los tiempos que la mayoría de los talleres eliminan, como el tiempo para comer o las vacaciones de los empleados", explicó. "Nuestra utilización al 100% es 24/7, 365 días al año. Aunque en realidad no lo hagamos, lo utilizamos como base. Dicho esto, para nuestras piezas y materiales, un 33% más o menos en todas las máquinas está bien. Si otras empresas sin máquinas multitarea se basaran en nuestros datos, supongo que sus porcentajes serían un 10% inferiores a los nuestros".
Gracias a MTConnect, el taller también ha aprendido cuáles son realmente los tiempos de ciclo de las piezas y ha podido visualizar el historial de una pieza: cuál era su tiempo de ciclo hace dos años y cuál es ahora. Por ejemplo, cuando el taller incorporó una estrategia de mecanizado simultáneo en sus máquinas INTEGREX, MTConnect indicó que los tiempos de ciclo habían aumentado en algunas piezas. El taller utilizó los datos para determinar qué programas de piezas necesitaban una optimización adicional, lo que redujo significativamente los tiempos de ciclo.
El padre de Tremain, Dave Tremain, fundó MTH Tool en 1965 en un garaje. El taller está especializado en bombas regenerativas de turbina, desarrolladas por primera vez en la década de 1920 principalmente para alimentar sistemas de calderas de agua caliente. Lo que hace especiales a estas bombas es que, en un paquete compacto, generan presiones medias-altas pero con caudales relativamente bajos, lo que resulta ideal para superar la presión de un sistema de calderas y alimentarlo continuamente con agua. La tienda también fabrica algunos accesorios para bombas.
Por término medio, cada bomba requiere unos cinco componentes mecanizados que incluyen principalmente soportes de motor, impulsores y cubiertas. Además, las bombas están disponibles en versiones de varias etapas que, con cada etapa adicional, generan presiones más altas.
Las tolerancias de las piezas y componentes de las bombas suelen ser de 0,0005" y, según Tremain, se esfuerzan por ser aún más estrictas. Los clientes exigen bombas de mayor presión que, a su vez, requieren un mejor control de las fugas mediante ajustes más estrechos y precisos entre las piezas.
Los materiales de las piezas de trabajo suelen ser hierro fundido, bronce y acero inoxidable 316, con tamaños que van desde diámetros de 2,5" hasta alrededor de 14". La mayoría de las piezas requieren torneado frontal, que el taller realiza mediante operaciones de fresado y torneado en sus máquinas multitarea Mazak. Según Tremain, no sólo es más rápido, sino que las fresas duran mucho más que las plaquitas de una sola punta que se utilizan normalmente para el torneado. "Con la automatización, descubrimos rápidamente que el coste de las herramientas perecederas ya no importa. Lo único que cuenta es mantener la máquina en funcionamiento el mayor tiempo posible, sin vigilancia", afirma.
Un saludable 70% del negocio de MTH Tool procede de fabricantes de equipos originales, especialmente del mercado de control de temperatura/refrigeradores. El uso de refrigeradores sigue creciendo, sobre todo para mantener las temperaturas críticas de funcionamiento de los componentes electrónicos y los cabezales de las máquinas de corte por láser y plasma, así como para otros sistemas como las máquinas de resonancia magnética y las unidades de radar. El 30 por ciento restante de las bombas se vende a través de la distribución y puede llegar a una miríada de aplicaciones que van desde los equipos aéreos de extinción de incendios forestales hasta las aplicaciones de petróleo y gas.
"No somos un taller de trabajo, y el año pasado generamos unas 140.000 piezas mecanizadas", afirma Tremain. "Unos siete años antes, nuestra producción era sólo de 70.000, y ese aumento de producción se correlaciona directamente con nuestro cambio de máquinas monotarea/de proceso a la tecnología multitarea INTEGREX. A día de hoy, seguimos revisando, rediseñando y mejorando nuestros diseños existentes, así como desarrollando bombas completamente nuevas, pero la única constante es que produciremos componentes para ellas utilizando nuestras máquinas INTEGREX multitarea de Mazak.