‘Torneado por erosión’ para ‘piezas inconcebibles’

El nombre del departamento de Microingeniería del Instituto de Ingeniería de Precisión en Maguncia (IMM) ha dejado de ser preciso. Ahora debería denominarse Instituto de Nanotecnología, puesto que año tras año el IMM está extendiendo la frontera de lo técnicamente posible en términos de ingeniería de precisión. Esto significa que el instituto desarrolla y crea componentes móviles de menos de un milímetro, con una precisión de una milésima parte de un milímetro (un micrómetro). En el departamento de Microingeniería, dirigido por el ingeniero Frank Neumann, se crean superficies con una precisión de una fracción de micrómetro, lo que convierte en superfluas las operaciones de pulido.

Los procesos que ofrecen estas posibilidades se basan en la electroerosión, también denominada EDM (siglas en inglés de ‘Electro Discharge Machining’, mecanizado por descarga eléctrica). Se trata de un proceso térmico de arranque de material por medio de una serie de descargas eléctricas (chispas) entre un electrodo (herramienta) y una pieza conductora.

En 2007, investigadores de Maguncia construyeron un Centro de Competencia en Electroerosión, lo que les ha permitido llevar al mercado un proceso de torneado por erosión que codesarrollaron. En este proceso, la pieza a mecanizar se hace girar en un eje adicional de una máquina de erosión estándar, perpendicular al hilo de la misma. De esta forma, el hilo hace de herramienta de corte. Como afirma Frank Neumann: “Significa que podemos fabricar piezas que anteriormente hubieran sido inconcebibles. Con un eje de indexación, se pueden realizar mecanizados que no serían posibles con otros procesos como el fresado o el torneado”. El motivo: los componentes que miden de 20 a 30 micras de diámetro (en comparación: un pelo humano tiene un grosor entre 40 y 120 micras), por ejemplo, no puede ser bien rectificados, torneados o fresados. Se romperían de inmediato al aplicar la fuerza de la herramienta.

Torneado por erosión en la Metav 2010

En principio, el torneado por erosión puede aplicarse a todas las máquinas de electroerosión conocidas, como las de Ona, Fanuc, Makino, AgieCharmilles, Mitsubishi Electric u otros fabricantes. “Estoy seguro de que habrá innovaciones en Metav en términos de torneado por erosión”, comenta Frank Neumann. “Sin embargo, la precisión alcanzable depende mucho de la experiencia del usuario y sobre todo de la tecnología empleada”. Aquí, indudablemente, IMM juega con la ventaja de sus muchos años de colaboración con Hirschmann, JauchSchmider y Mitsubishi Electric.

Fueron médicos los que propusieron uno de los avances más espectaculares en IMM: el instituto crea una serie de sondas cerebrales que miden las corrientes del cerebro y pueden introducir energía con fines de electrodesecación. Las sondas de la quinta generación tienen hasta 300 milímetros de longitud y poseen un diámetro de sólo 0,5 milímetros. El extremo alberga 30 electrodos, conectados a la electrónica integrada. Esto supone que los cirujanos pueden realizar movimientos con una precisión excepcional. La respuesta fue positiva. “Según nos indicaron los neurocirujanos: ‘Por fin disponemos de un aparato que puede ser utilizado para realizar pruebas y llevar a cabo un buen trabajo’, informa Frank Neumann.

La metrología es una de las especialidades del IMM. Una de sus últimas creaciones fue diseñada para el sector de tecnología médica. El perfil de trabajo: para calibrar la precisión de los escáneres CT hasta ahora sólo había una única probeta que incorporaba esferas unidas y podía utilizarse para determinar con precisión la posición en el espacio teniendo en cuenta únicamente una estructura determinada. Junto con el Instituto Alemán de Física y Tecnología (PTB) de Brunswick, el IMM ha creado un nuevo comprobador estándar. Se trata de un pequeño cubo de titanio, con una longitud de arista de diez milímetros, en tres de cuyos lados el IMM ha incorporado estructuras ultraprecisas.

Para expertos: lo que se denomina incertidumbre residual de la medición es de menos de un micrómetro y las tolerancias estructurales se sitúan entre ±2 µm y ±3 µm. Para Frank Neumann, sin embargo, esta precisión no es aún lo suficientemente buena. “Queremos seguir mejorando este comprobador estándar en términos de precisión de las estructuras”, explica. “Nuestro objetivo es conseguir que los fabricantes y usuarios de fresadoras y máquinas de erosión también utilicen este objeto de comprobación”.

Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM)

En 1990 en el Estado de Renania-Palatinado se fundó el Instituto de Ingeniería de Precisión en Maguncia, IMM, que en términos organizativos es actualmente dependiente del Ministerio de Ciencia. Asimismo, el IMM se encuentra entre los proveedores de servicios para microsistemas químicos y fluídicos utilizados en aplicaciones industriales. Una plantilla de 135 trabajadores desarrolla soluciones de ingeniería de sistemas, por ejemplo, para la analítica biomédica o para la tecnología de procesos químicos. Por tanto, se trata de dos segmentos centrales con departamentos subordinados. El Departamento de microingeniería juega un papel muy importante, ya que ofrece un completo portafolio de servicios desde asesoría y fabricación hasta el desarrollo de la producción en serie y la ayuda dirigida a productos. El IMM recibe financiación a partes iguales de fondos del estado, proyectos subvencionados y pedidos realizados desde el sector industrial.