Kärcher aumenta la eficiencia en la fabricación de prototipos con sistema de CAM hyperMILL®
Alfred Kärcher Vertriebs-GmbH |
Winnenden (Baden-Wurtemberg), Alemania
Los productos innovadores necesitan desarrolladores creativos y una fabricación de prototipos capaz de hacer realidad las ideas de forma rápida y eficiente. Entre el equipo necesario para ello, se necesita un sistema de CAD/CAM de uso universal y que sea sencillo de manejar. hyperMILL®, de OPEN MIND, convenció a Kärcher gracias a sus numerosas estrategias de mecanizado de 5 ejes y a sus resultados de programación de procesos seguros.
Y usted, ¿ha pasado ya la «Kärcher»? En alemán, la palabra «kärchern» significa coloquialmente «limpiar con un limpiador a presión». Cuando una empresa logra que su nombre aparezca en forma de verbo incluso en el Duden, el principal diccionario alemán, no es necesario emplear demasiadas palabras para hablar del significado de sus productos. Para el fabricante de aparatos de limpieza, el principal factor de crecimiento es la innovación: 1.000 empleados trabajan en investigación y desarrollo, y en la actualidad, Kärcher cuenta con 630 patentes activas. Además, casi un 90% de todos los productos tienen cinco años de antigüedad o menos.
Cada nuevo producto proviene de la fabricación de prototipos, existente desde 1988. Achim Sanzenbacher, director, lo describe así: «Somos doce empleados que, cada semana, producimos entre 600 y 800 piezas de prototipos de acero, latón y plástico». Esto sólo es posible, como explica el experimentado modelista, gracias a que la mayor parte del trabajo se lleva a cabo en el ordenador, sobre todo, en sistemas de CAD/CAM y otros sistemas de programación. Para los subsiguientes trabajos se dispone de centros de mecanizado de 5 ejes, impresoras 3D y máquinas de mecanizado de chapa.
Para Kärcher, que los prototipos se creen en su propia casa es una cuestión de gran importancia. Esto reduce el tiempo hasta su llegada al mercado e impide que los conocimientos se hagan públicos demasiado pronto. Por ello, la construcción de prototipos requiere de una atención y cuidado especiales, principalmente cuando se trata de inversiones que aceleran el camino hacia un primer modelo funcional. Un ejemplo de ello es la tecnología CAD/CAM que los fabricantes de prototipos llevan utilizando desde principios de los años 90.
«En esta prueba pudimos ver de cerca el funcionamiento de hyperMILL® en condiciones prácticas. Por ello estuve seguro de que este sistema de CAD/CAM era la solución óptima para nosotros: programación sencilla, mecanizado rápido y unos resultados de fresado totalmente convincentes».
Michael Wussack, uno de los cuatro especialistas de CAM y de fresado del equipo de prototipos
Una solución de CAD/CAM avanzada
Sanzenbacher y su equipo de mecanizado por arranque de viruta llevan empleando el sistema hyperMILL® de OPEN MIND desde noviembre de 2018. Este sistema les ofrece una serie de ventajas especiales en estrategias de mecanizado de 5 ejes. El impulso de la nueva inversión llegó desde otro punto distinto, aunque igualmente importante. «Habíamos tenido algunos problemas de servicio con el que hasta entonces era nuestro proveedor de CAM, problemas que culminaron con la falta de suministro de actualizaciones de software y postprocesadores», cuenta Achim Sanzenbacher. «No podemos permitirnos trabajar con sistemas anticuados. Nuestras piezas son cada vez más complejas, por lo que queremos utilizar cualquier desarrollo y cualquier posible ayuda que pueda prestar una aplicación de nuestro fabricante de CAM».
A la hora de elegir el nuevo sistema de CAD/CAM, el equipo de mecanizado por arranque de viruta, formado por cuatro personas, buscó especialmente una oferta de servicios atractiva y, por supuesto, progreso tecnológico. A continuación invitó a los cuatro principales proveedores de CAD/CAM a realizar un estudio comparativo en el que se programaría un complicado componente de 5 ejes con una ranura en espiral para, seguidamente, fresarlo, según los requisitos habituales de la fabricación de prototipos. Esto es, que los datos de CAD se ofrecerían por la mañana y por la tarde la pieza debería estar lista y fresada en una única fijación.
Dos de los proveedores de software ni siquiera se presentaron. «El tiempo de preparación era demasiado corto para ellos», supone Achim Sanzenbacher. Por su parte, Steffen Völker, director técnico de proyecto y especialista en aplicaciones para la construcción de moldes y prototipos de OPEN MIND, no tuvo ningún problema con ello. Se presentó a la tarea con el sistema de CAM hyperMILL® y la completó con brillantez. Hasta la tarde, la pieza en cuestión se fresó en una Hermle C400. Michael Wussack, uno de los cuatro especialistas de CAM y de fresado del equipo de prototipos quedó completamente convencido por esta presentación: «En esta prueba pudimos ver de cerca el funcionamiento de hyperMILL® en condiciones prácticas. Por ello estuve seguro de que este sistema de CAD/CAM era la solución óptima para nosotros: programación sencilla, mecanizado rápido y unos resultados de fresado totalmente convincentes».
Steffen Völker (derecha), especialista en aplicaciones de OPEN MIND para la fabricación de moldes y prototipos, ayuda a Michael Wussack y sus compañeros in situ cuando así lo necesitan.
Ayuda entre socios garantizada
Tras este día, aún hubo otro hecho que resultó igualmente convincente, como Achim Sanzenbacher subraya: «Todos estuvimos de acuerdo en que, con OPEN MIND, habíamos encontrado un socio fiable que nos ofrecía el servicio que deseábamos».
Aleš Vurušič, el gestor de cuentas clave responsable de OPEN MIND, y Steffen Völker, suelen mantener un estrecho contacto con sus clientes. Para el especialista en aplicaciones, esto implica dirigirse de forma activa a sus clientes. Al principio, Steffen Völker se ponía en contacto con Kärcher cada semana para preguntar por posibles problemas (ya fuera con la programación o con las piezas) y solucionarlos lo antes posible. No tuvo que ocuparse de demasiadas cosas, ya que confirmó que los usuarios de CAM de la fabricación de prototipos de Kärcher poseían grandes conocimientos: «Con su experiencia en CAM, los programadores apenas necesitaron ayuda para realizar su trabajo diario».
De izquierda a derecha: Los fabricantes de prototipos de Kärcher, Achim Sanzenbacher y Michael Wussack, se alegran de poder contar con la ayuda de Steffen Völker y Aleš Vurušič, de OPEN MIND.
Michael Wussack y sus colegas de mecanizado por arranque de viruta cuentan con una licencia de experto de hyperMILL® con un total de 13 ciclos de cinco ejes del paquete de superficies y cavidades, así como los módulos de desbaste y acabado del paquete de alto rendimiento hyperMILL® MAXX Machining. El propio usuario lo explica: «Nos hemos familiarizado rápidamente con hyperMILL® ya que la interfaz es muy práctica y está estructurada de forma muy clara. La filosofía de uso es igual en cada ciclo». Una circunstancia que Aleš Vurušič explica con el hecho de que OPEN MIND desarrolle todo su software propio.
hyperMILL® ofrece en su paquete de superficies y cavidades 13 ciclos de cinco ejes distintos. De esta forma, el programador puede elegir la estrategia adecuada para cada exigente pieza de fresado.
CAM y CAD de un único proveedor
Esto también se aplica a hyperCAD®-S, el sistema de «CAD para CAM» desarrollado especialmente por OPEN MIND para programadores de CAM, permitiendo así acelerar los procesos de la programación CN. «Está completamente integrado en hyperMILL®», dice Michael Wussack con alegría. «Esto me permite cambiar entre CAM y CAD sin tener que pasar por una interfaz, lo que me ahorra mucho tiempo y crispación».
A la hora de fabricar prototipos suele ser necesario adaptar componentes para el fresado, ya que a menudo se los desarrolla para su posterior fabricación en serie por inyección o fundición. Para el fresado será necesario contar con una superficie de apoyo o de sujeción, se deberá adaptar un radio o cerrar un orificio. hyperCAD®-S, con sus funciones de dibujo, de superficie y de sólidos rápidas y fáciles de usar, se ha creado precisamente para ello.
Grandes módulos con estrategias de 5 ejes
En lo que se refiere a los requisitos del fresado, la fabricación de prototipos presenta diferencias fundamentales con respecto a la fabricación en serie. En el caso de piezas individuales, no se trata de conseguir raspar las últimas décimas de segundo del tiempo de mecanizado. Se ahorra mucho más tiempo cuando se dispone rápidamente de un programa de CN factible y de procesos seguros que, idealmente, finalice una pieza en una única configuración. En este sentido, el mecanizado de 5 ejes es una tecnología ideal para la fabricación de prototipos. Esto permite mecanizar por completo casi todos los componentes por cinco lados. Esto también conlleva tiempos de mecanizado más largos que Michael Wussack y sus compañeros emplean para programar la siguiente pieza.
En el fresado de 5 ejes, hyperMILL® demuestra sus puntos fuertes. Existen varias estrategias de aproximación disponibles, lo que permite elegir una solución adecuada para cada geometría y cinemática de la máquina. «La programación es sencilla», afirma Michael Wussack, «ya que, en principio, está orientada al fresado 3D de tres ejes y al fresado con herramienta posicionada. Se ha añadido una ventana extra a las estrategias 3D ya conocidas, como el acabado de planos y el maquinado de material restante, para completar el posicionamiento indexado de 5 ejes».
Los automatismos y los ciclos de alto rendimiento aumentan la eficiencia
OPEN MIND simplifica la programación de 5 ejes con numerosos automatismos. «Un buen ejemplo de ello es la así llamada indexación automática», explica Aleš Vurušič. «Esta permite programar y fresar en una única operación áreas para cuyo mecanizado sean necesarias varias aproximaciones de la herramienta». Esta función busca automáticamente una aproximación fija sin colisiones para cada área de fresado. Aquellas áreas que no se puedan mecanizar de forma indexada se fresarán simultáneamente con la función de cinco ejes.
El mecanizado automático de 5 ejes de material restante resulta de gran ayuda. Durante el acabado, éste detecta áreas de material restante que no han sido completamente mecanizadas y lleva automáticamente a cabo el mecanizado necesario tras la definición de la herramienta de referencia y del área de mecanizado. «Esto nos ahorra una gran cantidad de tiempo», confirma Michael Wussack.
Para la fabricación de prototipos, el mecanizado de desbaste es una importante forma de mecanizado de arranque de viruta. Al fin y al cabo, la mayor parte de los componentes se fresan a partir de una sola pieza. En Kärcher, el módulo de desbaste del paquete de alto rendimiento de hyperMILL® MAXX Machining ha proporcionado un buen servicio a este respecto. Kärcher también ha invertido en el módulo de acabado de hyperMILL® MAXX Machining, a pesar de que hasta ahora apenas lo han necesitado. Pero Achim Sanzenbacher se muestra seguro de la decisión: «Resultará muy útil, especialmente para el mecanizado de los electromotores de nuestro limpiador de agua caliente a alta presión. En ellos debemos realizar el acabado de numerosos anillos de enfriamiento cuyos grosores para mediciones de calor deben coincidir a la perfección. Mi objetivo con el uso de una fresa de barril y de la correspondiente estrategia de acabado tangencial es reducir los tiempos de fresado a la mitad».
Cuanto más seguro, mejor
Achim Sanzenbacher ve el futuro en una mayor automatización del área de fresado: «También para nosotros, en la fabricación de prototipos, lo importante es emplear el tiempo con eficiencia y aprovechar las máquinas sin personal durante la noche y el fin de semana». Y ya han dado el primer paso con una Hermle C22 con cambiador séxtuple de palets
Dado que la automatización exige la mayor seguridad de procesos, para el director de la fabricación de prototipos resulta de gran importancia contar con un sistema de control y prevención de colisiones fiable. hyperMILL® le ofrece soluciones eficientes, como las de simulación, que integran todo el entorno de la máquina. En el mecanizado simultáneo de 5 ejes, hyperMILL® calcula incluso por sí mismo una aproximación de herramienta sin colisiones. El usuario solo establece qué eje de torneado prefiere usar según la cinemática de la máquina para evitar la colisión.
Ganar tiempo en la programación y la mecanización
Achim Sanzenbacher está satisfecho: «La solución de CAM completa hyperMILL® de OPEN MIND se adapta perfectamente a nuestra fabricación de prototipos. El módulo de estrategia es muy universal, y su interfaz de usuario está estructurada de forma clara y uniforme a lo largo de todos los ciclos. Los programas creados ofrecen una gran seguridad de procesos, y nosotros nos hemos vuelto más rápidos». Aunque no puede demostrarlo con cifras relacionadas con los componentes, «el rendimiento ha aumentado de forma notable. Para mí, en la fabricación de prototipos hyperMILL® está actualmente muy por delante».
Galería
Para crear programas de fresado con procesos seguros, los fabricantes de prototipos utilizan el sistema de CAD/CAM hyperMILL® de OPEN MIND.
El mecanizado de 5 ejes es una de las principales tecnologías en la fabricación de prototipos. Ya fijada y tras haber completado el mecanizado de cinco lados. Los mecanizadores de prototipos emplean el prolongado tiempo de funcionamiento para programar el siguiente componente.
En Kärcher se fabrican cada semana entre 600 y 800 piezas de prototipos. La tecnología preferida es el fresado de 5 ejes.
Un ejemplo de componente es la pieza acodada de la pistola EASY!Force para la limpiadora profesional de alta presión HDS. En el departamento de prototipos se fresa con cinco ejes. Su complejo contorno incluye, entre otros, conexiones para el tubo flexible y el tubo de chorro.
Esta pieza acodada de Messing forma parte del elemento de agarre de la pistola EASY!Force del limpiador de alta presión. Dicho elemento contiene también componentes mecánicos como, por ejemplo, una palanca, que (como prototipo) al igual que las dos mitades que conforman la cubierta, se fabrica por medio de la impresión 3D.