Mecanitzat en línia de caixes per a turbines de vapor
L'estrena va ser un rotund èxit. A la fi de novembre de 2013 es va donar el tret de sortida per a la nova línia de producció, que immediatament va començar a produir caixes per a noves turbines de vapor utilitzades parell generar energia elèctrica. Ja no fa falta mecanitzar aquests elements en àrees de producció separades, sinó que tot el procés té lloc en una mateixa cadena de producció. Les màquines de fresat, torn giratori i torn en carrusel amb disposició en O es van situar en la nova planta situada en el port de Mülheim. A través de la grua de la nau no només es va interconnectar el flux de materials entre les màquines, sinó també el procés de creació de valor a través del control de la producció.
“Ara, les diferents màquines-eina treballen en una sola línia en la nova nau de producció que, des de principis d'any, s'ha anat equipant progressivament amb la maquinària necessària, de manera que amb cada etapa de mecanització augmenta la creació de valor i es van acabant les caixes passo a pas sense necessitat d'haver de transportar-les d'un àrea de producció a una altra“, descriu el nou procés Rüdiger Semmler, cap de Producció de turbines de vapor de Siemens AG, de l'Energy Sector de Mülheim.
Aquesta organització de la producció constitueix un camp totalment nou dins de la mecanització de grans components amb pesos de més de 100 tones. En paraules de Semmler: “Quan fa tres anys comencem amb la planificació, hi havia molt escepticisme”, recorda. Però, en aquest temps, fins i tot els més escèptics s'han convençut de l'encert de la nova idea. Aquesta nova forma d'organització de la producció proporcionarà a Siemens estalvis en els temps de transport i magatzematge. “A més, els diferents passos de la producció també podran coordinar-se millor entre si. Així, és possible reduir considerablement els temps de fabricació i els costos“, explica Semmler, resumint els avantatges de la nova producció en línia.
Rüdiger Semmler, cap de Producció de turbines de vapor de Siemens AG, Energy Sector de Mülheim, comenta sobre la nova producció en cadena: “Quan comencem fa tres anys, existia molt escepticisme. Però, ara, fins i tot els més escèptics s'han convençut de l'encert de la nova idea”. Foto: Siemens.
La mecanització de caixes per a turbines és un procés de fabricació individual, en el qual cada component és diferent. “Per aquesta raó, hem realitzat una producció basada en models”, explica Semmler. Totes les màquines disposen d'un control de Siemens amb el qual les màquines-eina s'integren en els processos de comunicació, enginyeria i producció. És a dir, partint d'un model de dades 3D, es genera informació per a la preparació del treball i s'automatitzen els programes per als diferents passos de producció; mitjançant Siemens NX (CAD/CAM), s'estableix una cadena tancada des del model 3D fins a la màquina.
“Ara, les diferents mecanitzacions, com les quals són necessàries per a cadascun dels components, es programen de forma automatitzada, de manera que el nostre personal qualificat només ha d'intervenir al programa en casos concrets “, explica el cap de Producció en referència als avantatges de la connexió en xarxa. “Així mateix, treballem amb una subjecció estandarditzada amb posicions de zero exactes, la qual cosa serveix per facilitar i agilitar considerablement l'inici de la mecanització”.
Gràcies a aquest nou poceso de producció en cadena, els desenvolupadors de Siemens han optimitzat el procés i, al mateix temps, també els diferents passos de la mecanització. “Ara, estalviem en els processos de treball des del moment en què s'inicia el procés de mecanització de les caixes sobre la gran fresadora de pòrtic”, comenta Semmler. Això és possible gràcies a una mecanització completa més perfecta, que ja era habitual en els components petits i mitjans, però que no s'havia introduït encara en la construcció de maquinària pesada.
La particularitat d'aquest pòrtic és que el cap fresadora està disposada de manera que els components poden mecanitzar-se en la mateixa posició en la qual després han de funcionar en la planta de generació del client. D'aquesta forma s'aconsegueix un major grau d'exactitud en la mecanització, de l'ordre de centenes de mil·límetre, fins i tot amb components grans. Aquestes toleràncies tan reduïdes són necessàries, ja que dins de les turbines de vapor es produeixen altes pressions i temperatures. “Les superfícies d'estanqueïtat han de mecanitzar-se amb aquesta exactitud per evitar fuites de vapor, atès que no existeix cap material d'estanqueïtat adequat per a temperatures superiors a 500 °C”, explica Semmler.
El següent pas que durà a terme Siemens en Mülheim serà la mecanització completa mitjançant virutaje, fresat i perforació en una mateixa posició de fixació, amb posterior control de qualitat mitjançant aplicació de procediments de mesurament automatitzats i documentació. “Quan fa tres anys demanem ofertes per a una màquina destinada a una nova unitat de producció, no existia a tot el món cap fabricant en condicions d'oferir una màquina eina per a la mecanització completa de components tan grans i pesats com els quals fabriquem aquí”, comenta Semmler.
“L'ideal per a nosaltres seria una màquina capaç de mecanitzar components fins a 100 tones de pes. Però també ens acontentaríem amb una capacitat de 60 tones, perquè llavors l'espectre de components seria prou ampli per poder treure el màxim partit d'una màquina d'aquest tipus”, diu el cap de Producció de Siemens. El grup energètic ja ha trobat empreses que treballen al costat de Siemens en el desenvolupament d'una màquina d'aquest tipus. Semmler es mostra confiat en constatar l'interès dels fabricants de màquina eina. “Al llarg de la primavera del proper any disposarem de les primeres ofertes i llavors podrem procedir a la construcció”, diu el cap de Producció.
Però el gran repte no és només la mecanització completa, sinó també la integració de la tecnologia de mesurament aplicat durant el procés. Per acomodar les toleràncies i executar controls de qualitat, en la fabricació de maquinària de gran grandària moltes mesuraments s'executen encara manualment. “També volem automatitzar aquest procés, per la qual cosa estem en converses amb un gran nombre de fabricants d'equips de mesurament”, explica Semmler.
Fins avui, els treballadors encara han d'accedir a l'interior de les caixes per mesurar les toleràncies. “En el futur haurà de ser la mateixa màquina la que executi aquest procés, i haurà de ser capaç d'optimitzar-se per si mateixa”, augura Semmler. Com ja succeeix en la indústria automobilística, en el futur un procés segur de mecanització haurà de garantir la qualitat dels components, segons el lema que “la qualitat es produeix durant la fabricació i no durant el mesurament”. Aquest objectiu només es pot aconseguir mitjançant un control del procés, quan es verifica l'aptitud de les peces per a la fabricació. Per poder abandonar les tècniques de mesurament manual, els fabricants de Mülheim acaben de desenvolupar al costat dels seus companys de Siemens CT de Munich les primeres tècniques pròpies de mesurament. “En aquest camp ja hem fet grans avanços i les primeres tècniques ja s'han posat en pràctica en algunes àrees”, afirma el cap de Producció.
La producció de turbines de vapor en Mülheim
Les turbines de vapor converteixen la calor en energia mecànica. La calor es pot produir mitjançant fonts fòssils com a carbó, petroli i gas, que es cremen en calderes especials (centrals termoelèctriques i centrals elèctriques de vapor i gas), o bé mitjançant energia solar (plantes solars termoelèctriques). La calor escalfa l'aigua. El vapor d'aigua produït d'aquesta forma produeix un impuls giratori en els àleps de la turbuna. D'aquesta manera s'engega un rotor. A causa de la forta caiguda de la pressió i la necessitat d'un rendiment enormement alt, aquest procés s'executa de forma escalonada.
Dins de la xarxa global de producció de Siemens Energy, Mülheim ocupa un lloc molt important com a centre de desenvolupament i producció de grans turbines de vapor. Mülheim dirigeix tots els serveis d'enginyeria, compres i producció, i estableix les especificacions de qualitat i subministrament. La producció té lloc tant en Mülheim com en les plantes germanes de Budapest (Hongria), Cilegon (Indonèsia) i Newcastle (Anglaterra), per citar només algunes.
Una de les característiques destacades de les turbines de vapor de Siemens és la seva alta qualitat. Durant tot el procés productiu, l'estricte control de qualitat garanteix una elevada qualitat constant i el compliment de les especificacions exigida, tant en la mateixa planta com per part dels proveïdors interns i externs. Els controls de funcionament, materials de fabricació i de geometria acompanyen a la turbina a través de tots els passos de producció.
La fabricació es realitza en diferents passos paral·lels, però connectats successivament. Comença amb la producció dels arbres. Els arbres de turbina es fabriquen en acer ultrarresistente i se subministren com a peces soldades prefabricades. Se'ls dóna la forma òptima en torns d'alta precisió. En aquest procés s'exigeix màxima exactitud de les toleràncies, de l'ordre de centenes de mil·límetre.
També en la fabricació de les caixes s'exigeix una exactitud màxima. Malgrat la seva grandària, les fresadores, els torns i les perforadores treballen amb una precisió màxima i toleràncies de centenes de mil·límetre.
