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Sistemas de posicionamiento y amarre

Construir mejor un autobús

Redacción MU15/11/2006
En el desarrollo de cualquier producto nuevo se producen infinidad de cambios desde la idea inicial hasta la aparición de la primera pieza terminada. Cuando el producto en cuestión es un nuevo diseño de autobús, los problemas surgen continuamente.
Este era el caso de la empresa Advanced Bus Industries (Marysville, Ohio), que se planteó el construir un vehículo totalmente nuevo y atractivo para el público. El resultado fue el TSV-30, un diseño de autobús cercano al estilo de los coches deportivos.

Un proyecto como el TSV-30 requería, según Craig Shilling (vicepresidente de operaciones de ABI), un considerable esfuerzo de cara a la obtención de los mejores medios de trabajo. Un programa puntero de CAD 3D fue adquirido para el diseño básico y los mejores soldadores fueron seleccionados para realizar todas las operaciones de soldadura.

El diseño del TSV-30 introdujo un gran número de elementos innovadores de cara a mejorar las capacidades del autobús y alargar su vida. Por ejemplo, se diseñó una plataforma especial para el acceso de pasajeros e incapacitados físicos, se cambió la ubicación del motor Cummings y la transmisión Allison para una mejor accesibilidad en tareas de mantenimiento, etc.

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Producidos para soportar una tracción de 5 ton., los pernos del sistema 3D se amarran sin necesidads de roscas. Se basan en su sistema de bolas.

Soldadura y Montaje

Para aligerar el vehículo, el chásis del TSV-30 está construído en acero inoxidable grado 304. Con esta medida, techo y laterales se montan directamente al chásis sin necesidad de ningún tipo de recubrimiento.

El amarre y posicionamiento de los diferentes elementos del chásis de cara a los procesos de soldadura, requería una especial consideración. La empresa ABI, consciente de todos los cambios a los que está sujeta la creación de un autobús, no creyó conveniente el recurrir a colocaciones específicas desde el primer momento. “Queríamos montar nuestro primer vehículo con la misma precisión que iban a tener los cien autobuses programados”., comentaba Craig Shilling, quien eligió el sistema universal DEMMELER para la preparación de las primeras piezas.

Al contrario que Shilling, gran parte de la gente de ABI implicada en el proyecto, veía este cambio como algo traumático que no iba a dar un buen resultado. Tras un corto período de adaptación, ese grupo de gente escéptica cambió totalmente de idea y apoyó decididamente el concepto de utillaje modular y DEMMELER en particular. La introducción de este sistema supuso el que el utillaje no estuviese maniatado de cara a los cambios que se iban a dar durante el desarrollo del diseño inicial.

“Pensamos que se podría utilizar el sistema modular de posicionamiento y amarre 3D de DEMMELER de cara a la fabricación del prototipo y la producción de las primeras piezas. Después lo podríamos reemplazar por utillajes específicos de producción y continuar usándolo como útil de verificación y para el montaje de otros prototipos”, comentaba Shilling. Cuando ABI comenzó con la producción, fue ampliando el número de sistemas Demmeler.

Tres prototipos y ún pedido completo de autobuses fueron llevados a cabo con el sistema Demmeler. Shilling estimaba que les hubiese llevado del orden de seis meses el diseñar y fabricar colocaciones específicas. Con el sistema de fijación modula, ABI ya estaba produciendo piezas en menos de dos meses. Además, todos los cambios que se fueron produciendo durante el diseño, tuvieron fácil solución gracias a la flexibilidad del sistema 3D.

ABI reconoció rápidamente las ventajas que ofrecía el sistema modular frente a otros dispositivos tradicionales de fijación. El sistema combina rapidez, precisión y repetibilidad con una gran flexibilidad.

El resultado final fue óptimo. Actualmente, los sistemas Demmeler en ABI son indispensables, utilizándose tanto en procesos de prototipado y producción como en aplicaciones de verificación y ensayos.

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¿Cómo es el sistema?

El elemento principal del sistema es la mesa 3D diseñada como superficie de referencia sobre la que se montan infinidad de bloques, escuadras y una gran variedad de utillajes y amarres standard. Las mesas están reticuladas con una cuadrícula de 100x100 mm y agujeros de diámetro 28 mm también cada 100 mm. (actualmente se fabrican versiones con agujeros cada 50 mm.).

Este diseño facilita la colocación de elementos sobre la mesa con total precisión y repetibilidad. Además, por tratarse de un sistema modular, las mesas y utillajes son conectables de cara al montaje de piezas más grandes. Normalmente, la mayoría de los trabajos de soldadura se reducen a la unión de unas pocas piezas. Sin embargo, el fabricar un autobús puede conllevar la implicación de más de 1.000 piezas diferentes. ABI afrontó esta cuestión con un sistema productivo en varios pasos. Se fabricaron diferentes subconjuntos que finalmente se acoplaron en una colocación final. Ed Richards fue uno de los soldadores en el proyecto TSV-30; en concreto, fue el encargado de la soldadura del bastidor central y de la suspensión delantera. “Las piezas salen perfectamente planas y escuadradas. Son fácilmente extraíbles moviendo únicamente algunos topes del sistema”. Todos los soldadores implicados en el proceso coincidieron en que el sistema 3D les había facilitado enormemente la colocación y el amarre de todos los despieces.

La utilización del CAD

Demmeler suministró a ABI una base de datos con todas las mesas y utillajes ya dibujados en 3D; esto facilitó enormemente el trabajo de la oficina técnica de Ohio.

En el ejemplo superior vemos dos mesas conectadas con viguetas y con extensiones en Z para el posicionamiento en altura. Escuadras y topes ranurados facilitaban el amarre y posicionamiento de componentes del chásis de manera totalmente rápida y precisa.

Un amarre seguro 100%

Todos los bloques, escuadras y utillajes están fijados al sistema mediante los pernos de apriete patentados por Demmeler. Basados en un sistema expansible de bolas, estos pernos garantizan de manera simultánea una colocación precisa y una fuerza de apriete que puede llegar a soportar una fuerza transversal de 25 toneladas.

La gran variedad de sargentos standard del catálogo Demmeler facilitan el amarre de piezas en prácticamente cualquier posición.

Una línea de los amarres del sistema se caracteriza por un sistema de compensación que evita la deformación del propio sargento cuando se aplica la fuerza de apriete. Estos “sargentos de compensación” empujan la pieza hacia la mesa o el útil que hace de tope y no la levantan el lo más mínimo.

Todos los sargentos se adaptan a los agujeros de diámetro 28 mm. que presenta el sistema.

Conformar una colocación modular es extremadamente rápido. Los pernos que amarran los utillajes se aprietan con mucha agilidad.

ABI creo tres colocaciones diferentes: parte delantera, cuerpo central y parte trasera. Todos los elementos estaban precisamente colocados y firmemente amarrados.

Unicamente quedaba pendiente el ensamblaje final de los tres subconjuntos. Utilizando colocaciones tradicionales, el ensamblaje llevaría su tiempo; con el sistema de posicionamiento y amarre 3D la alineación de todos los componentes se realizó rápidamente.

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El ensamblaje

La bancada pensada para la unión de los tres subconjuntos se construyó con dos mesas de 3000x1500 mm. unidas por medio de viguetas Demmeler y con una serie de extensiones laterales y verticales.

La precisión del sistema garantizó la simetr ía y la alineación perfecta de todos los subconjuntos.

A partir de aquí, la pieza final fue extraída de la plantilla y trasladada a la zona de montaje final.

Útil de control

Las aplicaciones de los utillajes modulares de Demmeler no acabaron aquí dentro del proyecto TSV-30. Como hemos citado anteriormente, ABI adaptó el sistema modulara aplicaciones relacionadas con la verificación de piezas.

Se configuraron bancadas por medio de mesas conectadas. El nonio que bordea toda la mesa y la retícula de 100x100 mm. hacen de las mesas

Demmeler una herramienta muy útil en labores de control. Cualquier utillaje que se posicione sobre la bancada, lo va aestar de forma muy precisa, facilitando así el control dimensional de la pieza a comprobar.

El resultado final

ABI consiguió al final del proyecto un autobús novedoso y de diseño muy atractivo.

La empresa siguió incorporando mesas y utillajes Demmeler en diferentes áreas de la fabricación, convirtiéndose en un sistema del todo indispensable a la hora del montaje de prototipos y la fabricación de pequeños lotes de piezas.

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