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En los últimos años se ha hecho notar que en la gran mayoría de ocasiones la geometría a mecanizar no es de gran tamaño, aunque la pieza lo sea

Máquina herramienta portable: Soluciones pequeñas para problemas grandes

Josu Eguia, investigador de IK4-Tekniker

17/12/2014
Estamos inmersos en una economía crecientemente globalizada donde conocimiento, equipos y productos pueden viajar más libremente que en cualquier otro momento de la historia.

De un tiempo a esta parte estamos asistiendo a la tendencia a deslocalizar las industrias basadas en productos de bajo valor añadido y procesos de fabricación intensivos en mano de obra. Así, la fabricación de gran cantidad de bienes se ha trasladado hacia lugares con menores costes salariales. Sin embargo, en aquellos procesos y piezas de gran responsabilidad esta tendencia es mucho más lenta, cuando no inexistente. Las economías más consolidadas pueden aprovechar este nicho especializándose en la fabricación avanzada de productos de alto valor añadido intensivos en conocimiento.

Un caso particular de este tipo de pieza o producto son las piezas mecanizadas de gran tamaño, como las que se necesitan en sectores tractores como la industria naval, la energía eólica, las grandes instalaciones científicas, etc. Estas piezas unen gran responsabilidad en servicio y tamaños desafiantes.

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Una vez colocadas, las máquinas portables pueden realizar la labor de mecanizado con calidad equivalente a la de las máquinas grandes. Foto. IK4-Tekniker.

Durante la fabricación, reparación y mantenimiento de estas grandes piezas se emplean máquinas-herramienta de enormes dimensiones adaptadas a las piezas objetivo. De manera muy clara, el País Vasco se ha destacado por especializar gran parte de su industria de fabricantes de máquina-herramienta en este mercado: la producción en pequeñas series de máquinas de gran tamaño.

Sin embargo, este enfoque presenta importantes problemas en muchos órdenes. Las máquinas de gran tamaño son complejas de diseñar y precisan inversiones muy importantes durante el proceso de fabricación, montaje y puesta a punto. Son, por tanto, técnica y organizativamente un desafío muy complejo para cualquier empresa.

En los últimos años se ha hecho notar que en la gran mayoría de ocasiones la geometría a mecanizar no es de gran tamaño, aunque la pieza lo sea. Por ello, el uso de máquinas grandes es muchas veces no óptimo y de costes notables dado que a los elevados costes de operación de las mismas hay que sumar el del desplazamiento de las piezas desde su lugar de utilización hasta los talleres. Este transporte puede ser además arriesgado y lento, originando prolongadas paradas en el servicio.

Para estos casos, se ha propuesto un cambio de modelo que busca acabar con el dogma 'máquinas grandes alrededor de y para piezas grandes' en favor de nuevas máquinas herramienta de pequeño tamaño que puedan ser transportadas hasta el entorno de la pieza en servicio y que puedan posicionarse con libertad sobre la misma. Una vez colocadas, pueden realizar la labor de mecanizado con calidad equivalente a la de las máquinas grandes. Estas máquinas, inteligentes y de pequeño tamaño, que son llevadas hasta la pieza y son libres para moverse y trabajar sobre ella, reciben convencionalmente el nombre de máquinas portables y son la base del nuevo enfoque ‘máquinas pequeñas sobre piezas grandes’.

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Las máquinas portables pesan pocos cientos de kilos y pueden ser llevadas a la aplicación en una pequeña furgoneta, simplificando todo el proceso de reparación de la pieza. Foto. IK4-Tekniker.

Un camino por recorrer

IK4-Tekniker ha desarrollado soluciones de máquinas portables tanto con cinemáticas paralelas como con cinemáticas en serie. Una vez colocadas, estas máquinas pueden autocalibrarse automáticamente para definir su posición y orientación y comenzar a trabajar sobre la pieza. De esta forma, se han realizado con éxito operaciones muy complejas en piezas de gran tamaño como turbinas aeronáuticas, troqueles de automoción, etc.

Estas máquinas portables pesan pocos cientos de kilos y pueden ser llevadas a la aplicación en una pequeña furgoneta, simplificando todo el proceso de reparación de la pieza. Las soluciones son razonablemente precisas y son competitivas con respecto a los sistemas tradicionales en algunas aplicaciones concretas. Sus estructuras están optimizadas para una alta relación entre rigidez y peso, uniforme en todas las direcciones del espacio de trabajo, con bajos niveles de vibraciones y libres de chatter. Además, las máquinas se han integrado con los controles numéricos más avanzados sin perjudicar ni las prestaciones ni la experiencia de uso, haciéndolas fáciles de usar por los operarios. Ofrecen por tanto parte de la funcionalidad de una máquina convencional más toda la libertad, la autonomía y la capacidad portable descrita.

Desde IK4-Tekniker tratamos de ofrecer y demostrar soluciones tecnológicas completas, desde la idea, el desarrollo del proceso y hasta la creación del equipo avanzado que ofrece una solución completa a la industria.

Claro está, aún hay aspectos tecnológicos no resueltos en estos modelos de máquina, aspectos en los que IK4-Tekniker está trabajando para asegurar que estas nuevas soluciones puedan llegar a cambiar la forma de fabricar y el tipo de máquina producido y empleado.

Por un lado, la miniaturización de las máquinas debe mejorarse sin perder la flexibilidad de uso ni la capacidad de realizar operaciones complejas. Además, deben dotarse de mayor autonomía e inteligencia, mediante el empleo de la información obtenida de una multitud de sensores que permitan su localización, referenciación con respecto a la pieza etc. Con los avances previstos, las máquinas podrán rehacer los programas pieza automáticamente para adaptarse a las situaciones en las que tienen que funcionar.

Hoy se propone un cambio de modelo y pasar del dogma 'máquinas grandes alrededor de y para piezas grandes' a un nuevo enfoque: ‘máquinas pequeñas sobre piezas grandes’
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Josu Eguia, investigador de IK4-Tekniker, trabaja para desarrollar soluciones tecnológicas completas aplicables a la industria. Foto. IK4-Tekniker.

Los procesos y equipos desarrollados necesitan seguir siendo probados en ambiente industrial para validar su comportamiento a largo plazo y su impacto económico en la empresa, dos indicadores clave para la asunción de este nuevo modelo de máquina por la industria potencialmente usuaria.

En todos estos desafíos IK4-Tekniker está realizando avances significativos, por lo que en el corto plazo va a ofrecer soluciones integradas directamente transferibles a la industria.

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