Inconel 718 es una aleación a base de níquel que resiste temperaturas extremas y diferencias de presión, ideal para su uso en la aviación. Sin embargo, su mecanizado plantea altas exigencias a las máquinas, herramientas y al refrigerante (KSS). Para que este último esté siempre limpio, templado y disponible en la cantidad correcta, el destacado fabricante alemán de motores MTU Aero Engines ha optado por una planta central de limpieza de KSS y eliminación de virutas (ZKSS) de KNOLL.
MTU - estas tres letras representan en la aviación tecnología de primer nivel. La empresa, con sede en Múnich, se especializa en el desarrollo, fabricación y mantenimiento de motores civiles y militares de todas las clases de empuje y potencia. La planta de Múnich no solo es la sede administrativa, sino también un importante sitio de producción.
Aquí se fabrican, entre otros, componentes para los motores de ventilador de engranaje ecoeficientes de Pratt & Whitney, que ahorran alrededor del 25 por ciento del combustible en comparación con los sistemas de propulsión convencionales.
Estos motores son muy demandados, por lo que MTU espera un volumen de producción creciente. Una previsión que también fue decisiva para la construcción de un nuevo edificio de producción de varios pisos, en cuyo planta baja se mecanizarán discos de turbina de baja presión de manera mayormente automatizada a partir de principios de 2024.
Para lograr la máxima seguridad de proceso en esta nueva fabricación, es imprescindible, entre otras cosas, un suministro fiable de KSS limpio y exactamente templado, enfatiza el líder del equipo de taller responsable, Zeljko Leovac. "Esto solo se puede realizar de manera económica con una planta central de KSS. Si cada planta tuviera su propia planta de KSS, el espacio requerido en la sala sería demasiado grande."
Ya se han acumulado experiencias positivas con plantas centrales
La decisión de otorgar el contrato para una planta ZKSS de este tipo a KNOLL Maschinenbau, Bad Saulgau, tiene varias razones. Christina Braun, que fue responsable de la adquisición de la ZKSS y de las máquinas de procesamiento para la fabricación de discos de turbina de baja presión y que ahora es su líder de proyecto, informa: "Hemos trabajado con éxito con sistemas KNOLL para la limpieza de emulsiones de KSS durante 40 años, inicialmente exclusivamente con soluciones descentralizadas.
Desde hace algunos años, también hemos instalado dos grandes plantas centrales de KNOLL en nuestras salas de procesamiento de titanio y estamos muy satisfechos con ellas.
En la nueva sala de producción, solo se mecaniza Inconel 718. "Queríamos recuperar estas virutas de manera pura y llevarlas al reciclaje", explica Christina Braun, una importante directriz que KNOLL pudo cumplir, así como las exigencias de una disponibilidad técnica de al menos el 99 por ciento, de redundancia continua y bajo mantenimiento, sostenibilidad y mínimo espacio requerido.
La planta de KNOLL está ubicada en una ampliación separada del edificio, para que el área de producción permanezca lo más tranquila posible. "Esto ya ha demostrado ser efectivo en las plantas ZKSS existentes", argumenta la líder de proyecto Braun. En aproximadamente 190 m2 se encuentran ahora el tanque de aguas residuales de 40 m3 con transportador de cadena y un recipiente de buffer igualmente grande, cuando se requieran grandes trabajos de mantenimiento. Además de las bombas, filtros y otros componentes, también hay una estación de contenedores de virutas automatizada.
Componentes de KNOLL en las máquinas herramienta
Pero el servicio de KNOLL comienza ya en la sala de fabricación. Más precisamente, en los centros de torneado y fresado, que los respectivos fabricantes de máquinas equiparon con estaciones de aumento de presión de KNOLL, para un suministro eficiente de refrigerante interno (IKZ) a las herramientas.
Además, las máquinas están equipadas con estaciones de bombeo de retorno, incluidas trituradoras de virutas para el transporte de KSS y virutas a la planta central. Lothar Schmid, responsable de este proyecto en KNOLL, menciona:
"Los trituradores utilizados los hemos diseñado específicamente para las virutas abrasivas de Inconel y los hemos probado con virutas originales."
Al diseñar las estaciones de bombeo de retorno, el equipo de planificación tuvo en cuenta tanto la altura de elevación hasta el techo del edificio como la cantidad de mezcla de KSS y virutas generada.
Preparados para el futuro
El nuevo sistema de fabricación de MTU se equipará en dos fases de expansión con un total de ocho centros de torneado y siete centros de fresado, junto con un sistema de apilamiento de piezas y herramientas totalmente automatizado. En la actual primera fase, solo está disponible la mitad de la capacidad. La segunda se espera que se realice a largo plazo hasta el año 2036.
La planta central de KSS ya está diseñada para la fase final de expansión, con un volumen de tanque de aproximadamente 40 m3 y un caudal máximo de 3,300 l/min. Además, se ha instalado un segundo tanque igualmente grande, en el que se puede almacenar temporalmente toda la cantidad de KSS para grandes trabajos de mantenimiento.
La finura de filtración nominal requerida de 25 µm se alcanza en tres etapas: primero, se produce una sedimentación en el tanque de aguas residuales. A través de una planta elevadora, el KSS pasa luego por tres filtros de tambor con una abertura de 0.2 mm y, finalmente, por dos filtros de retroceso, que garantizan la calidad de filtración principal de 25 µm.
Equipamiento especial extenso
Para garantizar la alta calidad del KSS y de las piezas mecanizadas a largo plazo, se requieren componentes adicionales. Por ejemplo, se ha instalado un filtro de vacío KNOLL VL1000 con un filtro de 20 µm que limpia el medio de retorno. También, en el interés del mantenimiento del baño, hay un separador centrífugo que trabaja en bypass. Evita que las partículas más finas se acumulen en el KSS. Un separador magnético posterior también extrae el desgaste de la tubería del KSS, causado por las virutas abrasivas de Inconel. También está presente: un separador de aceite extraño que elimina componentes no deseados del lubricante.
Un buen mantenimiento vale la pena
El mantenimiento de la emulsión de KSS no solo incluye la filtración, sino que también la composición debe ajustarse con precisión. Por lo tanto, es imprescindible tomar una muestra una vez a la semana y examinarla en el laboratorio. "Una vez para todo el sistema de fabricación", enfatiza Zeljko Leovac. "En los sistemas de KSS descentralizados, se debe tomar una muestra en cada máquina y ajustarla si es necesario. La planta central ahorra mucho esfuerzo de mantenimiento en este sentido."
El reabastecimiento de la planta de KSS se realiza de forma automatizada. En este proceso, se dosifica agua de ciudad o agua de ósmosis inversa mezclada con concentrado de KSS. También se pueden añadir automáticamente otros aditivos como fungicidas y antiespumantes para mantener la estabilidad del KSS. Según el experto en fabricación Zeljko Leovac, esto es enormemente importante para que "podamos garantizar una calidad constante de las piezas."
Estación de contenedores para la eliminación de virutas
Como se mencionó al principio, al mecanizar los discos de turbina de baja presión se generan grandes cantidades de virutas. En el caso del Inconel puro, no se trata de desechos, sino de una materia prima valiosa. Por ello, MTU colabora con una empresa de reciclaje que recoge las virutas, las funde y las vuelve a poner a disposición como materia prima.
Las tareas de los planificadores de instalaciones de KNOLL también incluían asegurarse de que las virutas separadas del KSS se llenaran automáticamente en los contenedores especiales proporcionados por MTU. Dado que el volumen de un contenedor no es suficiente para las 40 horas de operación sin personal durante el fin de semana, se tuvo que realizar una estación de contenedores donde varios contenedores pudieran ser llenados y almacenados automáticamente.
Automatización
"En este caso, nos beneficiamos de la experiencia de proyectos anteriores", menciona Gerhard Fink, el gerente de ventas regional responsable en KNOLL. "También equipamos las otras dos instalaciones centrales en MTU con una estación similar, que hemos refinado y adaptado a las condiciones actuales aquí." Fue especialmente desafiante hacer que la estación de carga y descarga del montacargas fuera fácilmente accesible en las limitadas condiciones de espacio y mantener las distancias de seguridad.
Fue ventajoso que el equipo de planificación también pudiera apoyarse en el know-how del departamento de automatización de KNOLL, especializado en sistemas de transporte. Por lo tanto, la solución implementada se basa en un sistema de transporte de rodillos de acumulación desarrollado por KNOLL, que ofrece espacio para hasta siete contenedores (una sección de almacenamiento para tres contenedores llenos y tres vacíos, así como un espacio en la estación de llenado).
Asociación a nivel
Desde el diseño hasta la instalación de la planta central de KSS y la estación de contenedores, la colaboración entre KNOLL y MTU estuvo marcada por un gran compromiso mutuo. Todos los involucrados están de acuerdo. "KNOLL siempre atendió nuestras solicitudes", afirma Christina Braun. Lothar Schmid enfatiza que MTU otorgó rápidamente todas las aprobaciones necesarias y proporcionó los recursos necesarios para implementar las soluciones discutidas de manera ágil. Zeljko Leovac se alegra especialmente de un año sin interrupciones en el suministro de KSS: "Desde el llenado, la planta funciona sin problemas. Lo valoramos mucho."
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