Mucho se habla en la manufactura de la 4a. Revolución Industrial, que implica un proceso intenso de digitalización en procesos y en equipo. Esto incluye el concepto de Internet Industrial de las Cosas, que considera la comunicación entre maquinaria y dispositivos, tan pequeños como sensores o instrumentos de medición.
También considera componentes como gemelos digitales, machine learning o analítica avanzada; todos estos conceptos y tecnologías de software que aceleran la producción y ofrecen datos que son oro molido para los ingenieros en planta.
En el mundo metalmecánico, el mecanizado digital está emergiendo como un componente prometedor para alcanzar conceptos de manufactura avanzada e incluye maquinaria CNC, tecnologías CAD/CAM, la incorporación de sensores tanto en equipos de sujeción como en las herramientas e, incluso, la configuración de periféricos para alta automatización, como la robótica bajo modelos de machine tending.
Pero este proceso de transformación no es solo una cuestión de adoptar nuevas tecnologías, sino también de repensar los métodos de producción para mejorar la eficiencia, la precisión y la sustentabilidad.
Mejor toma de decisiones
La integración de sistemas CNC en máquinas herramientas ha sido un paso significativo en la digitalización del mecanizado. Estos sistemas permiten la programación precisa y automatizada de las máquinas, lo que lleva a una mayor eficiencia y precisión en la producción. Además, la integración con software CAD/CAM permite diseñar y planificar la producción con una precisión sin precedentes, facilitando la creación de piezas complejas que anteriormente eran difíciles o imposibles de fabricar.
Por otro lado, facilitados por la integración de sensores en herramientas de corte y máquinas, el monitoreo en tiempo real y el mantenimiento predictivo son otra faceta crucial de la digitalización en el mecanizado. Los sensores recopilan datos sobre el rendimiento y las condiciones operativas de las máquinas, lo que permite un análisis preciso y adelantado que facilita la toma de decisiones basada en datos. Esta capacidad no solo mejora la eficiencia y reduce los tiempos de inactividad, sino que también ayuda a prevenir fallos y desgastes prematuros de las herramientas y máquinas.
La conectividad y el IIoT han llevado esta digitalización un paso más allá. Al conectar las herramientas de corte y las máquinas herramientas a redes, se facilita la recopilación y análisis de grandes cantidades de datos. Esto no solo mejora la eficiencia del proceso de producción a través de la automatización y la sincronización de múltiples máquinas y procesos, sino que también abre nuevas posibilidades en términos de gestión de la producción y, como se menciona en el párrafo anterior, mejora la tarea de prevención de fallas y de mantenimiento.
Etapas de la producción
Algunos fabricantes de herramientas de corte, como el caso de la firma sueca Sandvik Coromant ya han avanzado en el camino de la digitalización en sus productos al incorporar capacidades de software y soluciones digitales. Estas soluciones se aplican en todas las etapas de la producción, y ayudan a los fabricantes a conocer mejor el desempeño de sus herramientas durante los procesos de mecanizado. El grado de monitoreo se incrementa de manera significativa y no solo puede determinar el desgaste de una herramienta, sino que, al estar enlazado con la máquina a través del CNC, podría anticipar daños en la pieza afectando su calidad o, en el extremo, mandándola a la bandeja de scrap.
Con nuevas líneas de herramientas, como la línea CoroPlus de Sandvik, los fabricantes buscan facilitar la automatización y simplificar el proceso de selección de las herramientas adecuadas para el trabajo. Los datos de las herramientas y las instrucciones de mecanizado se actualizan en tiempo real desde la nube, lo que permite que los usuarios las puedan bajar de una biblioteca en la nube directamente en un software CAM. Así, de manera virtual, es posible determinar el desempeño de la herramienta para según cada operación en particular, tomando en cuenta las especificaciones de corte para cada material.
Más tecnologías en tendencia
Si bien parece en esencia algo opuesto, la fabricación aditiva, o impresión 3D, es otra tendencia emergente dentro del mecanizado digital. Esta tecnología comienza a considerarse para la producción de herramientas de corte con geometrías complejas o personalizadas, así como el desarrollo de nuevos materiales y revestimientos que mejoran el rendimiento y la vida útil de las herramientas. La capacidad de producir herramientas y partes personalizadas rápidamente es particularmente beneficiosa en la fabricación de prototipos y en la producción de lotes pequeños. Esto podría acelerar algunos requerimientos de herramientas especiales, un mercado amplio en la fabricación de herramientas de corte.
Al ser una tecnología 100 por ciento de origen digital, la impresión 3D aplicada a herramientas de corte haría posible cualquier diseño o aplicación de mecanizado; lo que nos lleva a otra tecnología en boga: Los gemelos digitales.
Éstos son réplicas digitales de herramientas y máquinas físicas que permiten realizar simulaciones precisas y optimizar los procesos de mecanizado. Estas réplicas digitales pueden ser utilizadas para probar y mejorar procesos de producción antes de que se implementen en el mundo real, lo que reduce el riesgo y los costos asociados con el desarrollo de nuevos productos y procesos.
Análisis de datos
La digitalización está en camino a crear herramientas y máquinas más conectadas y automatizadas, con menos interacción humana con las máquinas, y más operadores centrados en el análisis de datos y la optimización de procesos.
Sin duda, hay camino por recorrer, especialmente si hablamos de México, que aunque es un mercado que ha crecido mucho recientemente en cuanto a manufactura metalmecánica, el campo de la digitalización puede considerarse aún virgen. Pero esto podría cambiar rápido, conforme las tecnologías se hagan más accesibles y la búsqueda por mayor rentabilidad traducida en eficiencia y productividad, se conviertan en el incentivo que detone la era del mecanizado digital.
