Director del PTW (Universidad Tecnológica de Darmstadt)
Eberhard Abele "El futuro del CAD/CAM para MAV ya está listo para ser aplicado hoy"
Ferran Puig Vilar01/07/2002
El mecanizado de alta velocidad sigue presentando áreas importantes de investigación, con el fin de seguir incrementando la velocidad y precisión, disminuyendo a su vez el coste de las máquinas. El instituto alemán Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (Instituto de Gestión de la Producción, Tecnología y Máquina-Herramienta), perteneciente a la Universidad Tecnológica de Darmstadt, está considerado como el centro de referencia europeo en este ámbito. Recientemente se ha producido un cambio en la dirección. Eberhard Abele, de amplia experiencia industrial (como ha sido el caso de todos los directores desde hace más de 100 años) ha sustituido a Herbert Schulz, que ha ocupado su cargo durante muchos años. Eberhard Abele trabajó durante dos años en las instalaciones barcelonesas de Robert Bosch España.
Usted recibió recientemente el cargo sucediendo a Herbert Schulz, actualmente miembro emérito del Instituto y persona de reconocido prestigio en mecanizado de alta velocidad. ¿Cómo encontró el instituto y cuáles van a ser sus principales objetivos?
Como introducción podemos decir que este instituto tiene una larga historia, con una trayectoria de más de 100 años. Todos sus directores han procedido de la industria y tienen experiencia en la gestión y la producción industrial; también éste es mi caso. He trabajado durante varios años en la industria en el desarrollo de nuevas tecnologías en las áreas de producción, fui responsable durante muchos años de proyectos en el campo de la automatización y he estado en varios países, en España también en Francia. Creo que puedo aportar al instituto mi experiencia internacional.
Por otra parte, uno de los aspectos más significativos del PTW es que el 60% de los proyectos proceden de la industria, mientras que el 40% restante goza de una doble financiación industria-administración. Así pues, todos los proyectos tienen un componente industrial.
En el campo de la máquina-herramienta hemos analizado los avances realizados en los proyectos en marcha y evaluado los campos en que creemos que podemos trabajar mejor. Puesto que no nos es posible abarcarlos todos, nuestros principales objetivos se concretan en áreas específicas que no han sido trabajadas en profundidad en otras partes. No queremos abarcar muchas, sino trabajar en profundidad en las elegidas.
Con respecto a la optimización de las máquinas para el mecanizado de alta velocidad, la primera pregunta que nos planteamos es cuál es el tipo de accionamiento a emplear y cómo combinarlo con la máquina con el fin de obtener de él mejores aceleraciones. Nos preguntamos también sobre cuáles deben ser las técnicas utilizadas en el portaherramientas para lograr una alta velocidad de corte. Sabemos que actualmente el portaherramientas y las herramientas son dos limitaciones importantes, y por tanto serán estos componentes los que nos darán a conocer el nivel de nuestros progresos. El siguiente punto es, por supuesto, conseguir mejoras en la cadena de proceso CAD/CAM. Los sistemas CAM hoy disponibles no están todavía listos para mecanizado de alta velocidad.
Con respecto a la optimización de las máquinas para el mecanizado de alta velocidad, la primera pregunta que nos planteamos es cuál es el tipo de accionamiento a emplear y cómo combinarlo con la máquina con el fin de obtener de él mejores aceleraciones. Nos preguntamos también sobre cuáles deben ser las técnicas utilizadas en el portaherramientas para lograr una alta velocidad de corte. Sabemos que actualmente el portaherramientas y las herramientas son dos limitaciones importantes, y por tanto serán estos componentes los que nos darán a conocer el nivel de nuestros progresos. El siguiente punto es, por supuesto, conseguir mejoras en la cadena de proceso CAD/CAM. Los sistemas CAM hoy disponibles no están todavía listos para mecanizado de alta velocidad.
¿Cuáles han sido los avances más importantes de los últimos años?
Si examinamos los progresos realizados en los últimos 10 años encontramos que hay muchas empresas que han realizado notables aportaciones en lo referente a la productividad de las máquinas, habiéndose multiplicado por un factor 3 desde sus inicios. No se consigue cada año el mismo nivel de progreso, pero tenemos muchas esperanzas en fuertes avances futuros relativos a herramientas con nuevos recubrimientos, portaherramientas y sistemas de accionamientos. Durante los próximos 5 a 10 años pensamos que es posible reducir el mecanizado de piezas por un factor 2, especialmente en aplicaciones para moldes y matrices.
El PTW organiza anualmente los Premios Europeos a la Alta Velocidad (HAI-SPID). En esta iniciativa las organizaciones concursantes deben conseguir mejoras en el mecanizado de un molde tipo. ¿Qué avances se han logrado?
En la última convocatoria este premio recayó en una empresa austriaca. Es muy interesante porque, cuando examinamos las soluciones presentadas en las sucesivas ediciones, encontramos una gran diferencia entre ellas, siendo así que la diferencia entre los primeros y los segundos era casi de un 40 o 50% en tiempo de mecanizado. Esto nos muestra claramente que, al optimizar las estrategias de mecanizado, las herramientas, el portaherramientas y la propia máquina, existe un gran potencial de progreso actuando sobre la disposición racional de los distintos elementos.
¿Cuáles son las características del molde de trabajo?
Hemos trabajado con algunas empresas y organizaciones en la definición de un molde que contiene elementos característicos de forma que podamos medir la calidad obtenida: rugosidad, tiempo de acabado... El molde contiene conos, cubos y otros elementos geométricos de distintos tamaños.
El CAD/CAM para MAV permitirá el año que viene un fuerte impulso en la productividad. Esto es así debido a los logros en estandarización
Usted mencionó antes el software, el portaherramientas, la máquina en sí misma como líneas de su trabajo. ¿Cuáles son las tecnologías emergentes que permitirán avances? ¿Cuál es la innovación concreta en estas tecnologías?
El futuro del CAD/CAM ya está listo para ser aplicado hoy. El año que viene permitirá un fuerte impulso en la productividad. Esto es así debido a los logros en estandarización de muchos de los programas de mecanizado, de forma que ya han sido optimizados en sus algoritmos y en su ejecución. Estos avances están ya operativos en algunas empresas líderes para piezas geométricas, pero en los próximos años habrán podido ser introducidos en los talleres de moldes y matrices.
Los portaherramientas deberían aumentar la velocidad de rotación en aplicaciones de mecanizado de piezas pequeñas. En cuanto a las herramientas hay que prestar especial atención a los recubrimientos y a su equilibrio. A partir de 20.000 rpm la herramienta debe estar muy bien equilibrada para evitar la destrucción de la herramienta.
Los portaherramientas deberían aumentar la velocidad de rotación en aplicaciones de mecanizado de piezas pequeñas. En cuanto a las herramientas hay que prestar especial atención a los recubrimientos y a su equilibrio. A partir de 20.000 rpm la herramienta debe estar muy bien equilibrada para evitar la destrucción de la herramienta.
Nuevos recubrimientos, accionamientos y portaherramientas conducirán, durante los próximos 5 o 10 años, a reducciones en el tiempo de mecanizado por un factor 2
¿Cuál es su opinión acerca de la tecnología de los motores de sujeción magnética?
Existen cojinetes de aire que están siendo aplicados incluso en los portaherramientas, y también los hay magnéticos. Sin embargo, tecnologías como estas son bastante caras, por lo que estas soluciones están reservadas a máquinas especiales. No estoy seguro que los cojinetes magnéticos sean la solución correcta para el mercado de alta velocidad en general. Por otra parte, si observamos todos los desarrollos habidos desde los cojinetes clásicos (los cerámicos, por mencionar algunos) podemos ver grandes avances logrados por varias empresas.
Existe un gran potencial de progreso actuando sobre la disposición racional de los distintos elementos
¿Qué posibilidades nos ha dado el empleo de procesadores de alta potencia? Hay controles numéricos que trabajan con procesadores de 128 bit, pero parece todavía existir un límite en la consecución de estrategias que permitan reducir todavía más los tiempos y otras características del mecanizado.
En los últimos años hemos utilizado los procesadores más potentes existentes para aumentar ciclos de cálculo CAD/CAM. Esto ha sido útil hasta cierto punto, al proponernos un límite. Pero no lo ha sido tanto para incrementar los ciclos de interpolación, pues nos encontramos ante una función hiperbólica.
En el futuro podríamos considerar más potencia en los procesadores si compensamos algunos déficit actuales. Por ejemplo, en mecanizado de moldes sabemos que se suele utilizar una operación de desbaste y una operación de acabado. Teóricamente, podemos ahora saber cuál es el material residual de la operación de desbaste, lo que permite una mejor planificación.
Este cálculo del material residual no era posible hasta ahora porque la potencia disponible de cómputo no lo permitía. Un punto importante podría ser que estos aspectos se podrían integrar bien en el sistema CAM o bien en el CNC.
En el futuro podríamos considerar más potencia en los procesadores si compensamos algunos déficit actuales. Por ejemplo, en mecanizado de moldes sabemos que se suele utilizar una operación de desbaste y una operación de acabado. Teóricamente, podemos ahora saber cuál es el material residual de la operación de desbaste, lo que permite una mejor planificación.
Este cálculo del material residual no era posible hasta ahora porque la potencia disponible de cómputo no lo permitía. Un punto importante podría ser que estos aspectos se podrían integrar bien en el sistema CAM o bien en el CNC.
¿Y acerca de las estrategias de mecanizado?
Las estrategias de mecanizado no están siendo soportadas, en su gran mayoría, por el sistema CAM. Los avances residen en que, si se está frente a un elemento geométrico - por ejemplo un cono - éste debe ser considerado como tal, y no planificar el corte como si estuviera basado en líneas rectas.
Sabemos que las máquinas de alta velocidad requieren de una estructura muy diferente a la clásica, pero vemos que la mayoría de los fabricantes siguen usando las estructuras tradicionales y las máquinas siguen siendo pesadas. ¿Cuál cree que es el motivo? ¿Cuándo cree que se entenderá que son necesarios otros tipos de estructuras para estas máquinas?
Hemos desarrollado un mejor comportamiento en la amortiguación en las máquinas, para lo cual utilizamos nuevos materiales tales como el concret. Otro desarrollo es la construcción de la máquina en forma termo-simétrica. Es decir, de forma que los motores lineales de las máquinas de alta velocidad no influyan negativamente en esta nueva estructura. Trabajamos también en la relación entre el alcance y el volumen de trabajo. Considerando el coste de la máquina que no hay muchas posibilidades de soluciones realmente nuevas aunque sean bien conocidas, pues tienen que estar al alcance del consumidor.
La tecnología y el mercado de la electroerosión está siendo afectada por el mecanizado de alta velocidad. ¿Cree que ésta puede seguir teniendo un lugar en estas actividades o que finalmente desaparecerá, quedando sólo para geometrías muy particulares? En este caso ¿cuándo podría darse este fenómeno?
Es una pregunta muy interesante, que esta misma mañana estábamos debatiendo. Las dos tecnologías han experimentado grandes avances durante los últimos cinco años y estoy convencido de que, en el caso de los moldes y las matrices, el mecanizado de alta velocidad no puede sustituir totalmente a la electroerosión. Ambas tecnologías tienen puntos fuertes y débiles, pero generalmente el mecanizado de alta velocidad ha ganado un poco más de mercado sobre la electroerosión. Sin embargo, todas estas empresas tendrán excelentes oportunidades de encontrar soluciones en ambas tecnologías para lograr algo óptimo para sus clientes.
¿ Cómo ve usted la transferencia de tecnología entre la universidad, los centros tecnológicos y la industria? ¿Cómo funciona el modelo en Alemania? ¿Piensa que es exportable?
Pienso que éste no es un modelo alemán, pienso que esto depende un poco del instituto. En Alemania hay institutos que consideran preguntas más criticas y hay otros institutos que consideran más las aplicaciones de los resultados de estos nuevos proyectos en la industria.
MetalUnivers agradece especialmente a Javier Aranceta, Director Técnico de Ideko, su colaboración en hacer posible esta entrevista
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IDEKO, S.Coop.
