En la planta de Nuremberg del fabricante de vehículos comerciales MAN Truck & Bus ha comenzado la producción de un nuevo motor diésel de 13 litros altamente eficiente. Como plataforma de motores común, se utilizará en todo el grupo. Para las culatas se utilizan herramientas de perforación de precisión de MAPAL, que procesan el taladro de guía de válvula y el taladro de asiento de válvula.
Casi al mismo tiempo, MAN ha iniciado dos importantes proyectos futuros en la ubicación de Nuremberg. Paralelamente al inicio de producción del nuevo diésel, se pone en marcha una producción en serie de baterías para vehículos eléctricos del fabricante. En más de 50 estaciones de montaje, se fabricarán anualmente hasta 50,000 baterías, con la opción de aumentar esta capacidad a 100,000 baterías de alto voltaje para 2030. Con más de 35 metros de altura, el nuevo edificio es la instalación de producción más alta del sitio.
Justo enfrente se encuentra la producción de los motores diésel en un área de 23,000 metros cuadrados. Como planificador de procesos, Marco Singer es responsable de la fabricación de las culatas del motor D30, que ha sido desarrollado desde cero. Frente al edificio M17 se encuentra la nueva planta de fabricación de baterías. Marco Singer clasifica la transformación hacia la propulsión eléctrica de la siguiente manera: 'Para diversas aplicaciones como el transporte urbano, el motor eléctrico es la propulsión ideal. Sin embargo, en otras áreas, el diésel seguirá teniendo un lugar durante mucho tiempo.' Como ejemplos, menciona aplicaciones en el sector agrícola, la marina o el ejército. Por lo tanto, en el futuro se necesitará una mezcla de diferentes tecnologías de propulsión.
Un motor para todas las marcas
El Grupo Traton, que incluye a MAN, Scania, Volkswagen Truck & Bus e International Motors, se basa en un sistema modular, el Traton Modular System (TMS), cuyos componentes se utilizan de manera intermarcal. Fiel al lema 'No hay que reinventar la rueda', el grupo agrupa sus recursos de manera eficiente. El motor D30 es la plataforma de motores común para todo el grupo. Desde el desarrollo hasta la fabricación mecánica y el montaje de motores, hasta la entrega a los diferentes fabricantes de vehículos, todo se lleva a cabo en MAN en Nuremberg. Hasta hace tres años, también había una fundición propia aquí.
El motor D30 se basa en una plataforma, pero se produce en seis niveles de potencia diferentes de 360 a 560 CV. Es el motor estándar más grande en el portafolio y se utilizará en diferentes vehículos, siendo los camiones de 40 toneladas el enfoque principal. El D30 reemplaza las series de motores anteriores D26 y D15. El innovador motor alcanza un rendimiento máximo del 50 por ciento y necesita un cinco por ciento menos de combustible que sus predecesores, lo que reduce en igual medida las emisiones de CO2.
En la producción del nuevo motor, para la cual se emplearán hasta 160 trabajadores altamente calificados en turnos de tres turnos, MAN ha invertido alrededor de 220 millones de euros. La capacidad técnica permite una producción de alrededor de 50,000 motores por año. 'La cantidad real de producción se orienta a la demanda. Si esto se utilizará realmente, lo deciden en última instancia los clientes', explica Marco Singer. Estos han sido algo cautelosos en los últimos años. Al igual que en el sector de los automóviles, las discusiones sobre la transformación hacia la propulsión eléctrica también han generado incertidumbre en los vehículos comerciales. Al inicio de la producción, se trabajará inicialmente en un solo turno.
Décadas de colaboración
MAN ha estado colaborando con MAPAL durante décadas. Cuando en 2019 se iniciaron las licitaciones para el proyecto del D30, el fabricante de herramientas de Aalen recibió nuevamente el contrato para el mecanizado de precisión del taladro de guía de válvula y el taladro de asiento de válvula. Las experiencias conjuntas a lo largo de los años contribuyeron tanto como una recomendación del fabricante de máquinas Grob, que es responsable de todo el proceso y, por lo tanto, también del diseño de herramientas.
Los seis cilindros del motor tienen cada uno dos válvulas de entrada y salida, por lo que deben realizarse 24 perforaciones en la culata. Dado que los diámetros de entrada y salida varían, se requieren herramientas de diferentes tamaños para su procesamiento. El mecanizado se lleva a cabo en una máquina de doble husillo. Está integrada en una planta encadenada con máquinas individuales de Grob, que son alimentadas por portales lineales.
Proceso estable gracias a tecnología probada
En la fase inicial del proyecto, se confió a otro fabricante de herramientas el mecanizado de precisión. Sin embargo, como no se logró un proceso estable y económico con sus herramientas, MAN finalmente decidió concentrarse nuevamente en la colaboración con MAPAL. Los de Aalen inicialmente habían entrado en la competencia con el sistema de mecanizado de precisión, que ha estado funcionando en MAN durante años en dos salas de producción en muchas máquinas. Sin embargo, en estrecha consulta con el cliente, los socios desarrollaron el sistema y pudieron lograr avances decisivos.
Singer elogia lo logrado: 'El mecanizado había cambiado fundamentalmente. Por ejemplo, ahorramos un semi-corte y pudimos prescindir de un mecanizado piloto. En su lugar, utilizamos la herramienta de plaquitas de corte para trabajar solo en nuestros diámetros preprocesados, aseguramos una buena entrada de perforación para la broca y, al final, solo realizamos un mecanizado. A partir de las experiencias, el proceso pudo ser diseñado de la mejor manera posible.' El concepto de fabricación alcanzó tanto una buena calidad de mecanizado como el tiempo de ciclo establecido de aproximadamente cinco minutos para el mecanizado final del asiento de válvula y guía de válvula, el proceso deseado estable y económico estaba garantizado. 'Y esto, a pesar de que con el nuevo motor se han aumentado los requisitos de calidad en la fabricación', enfatiza Markus Meyer, quien como asesor técnico de MAPAL colabora estrechamente con MAN. Para los taladros de válvula y los dos taladros de asiento de válvula, las tolerancias son menores de 20 µm. En el recorrido del asiento a la guía, deben cumplirse aproximadamente 50 µm. No debe haber desalineación entre el asiento de válvula y la guía de válvula que pueda provocar fuerzas de corte no deseadas. Las calidades superficiales requeridas se sitúan en un Rz menor de 20 µm. La culata está hecha de hierro fundido GJV 450, en el que se prensan materiales más resistentes al desgaste en forma de un anillo y una guía para las válvulas.
La tecnología moderna reduce aún más los costos por pieza
Una serie de talleres conjuntos tuvo en cuenta otras optimizaciones, especialmente en términos de costos por pieza. Debían ser reducidos aún más antes del inicio de la producción en serie, y en una colaboración profesional y de asociación, MAPAL y MAN pudieron lograr mejoras significativas.
La simplificación del manejo de herramientas demostró ser un factor clave para reducir los costos por pieza: concretamente, la reducción del tiempo de ajuste y, por lo tanto, una simplificación para el operador. Para ello, MAPAL introdujo su sistema EA (EasyAdjust), que se instaló en la herramienta de asiento de válvula. En este sistema, la rejuvenecimiento de la arista de corte ya está integrada en la cassette que sirve como soporte para la arista. Esto elimina completamente el proceso de ajuste para el rejuvenecimiento de la arista secundaria; solo se debe ajustar el diámetro. Thomas Teuber, jefe de gestión de productos y aplicaciones de perforación fina en MAPAL, resume el beneficio práctico:
„El operador ya no necesita estar pendiente de dos relojes de medición. Se concentra en un solo reloj de medición, con el que ajusta el sobresaliente de la arista con respecto a las guías. Esto es mucho más rápido.“ Con el sistema EA también se produce una mejora en las aristas: las plaquetas de corte TEC utilizadas en el sistema EA tienen cuatro aristas de corte, es decir, el doble que una arista de corte convencional de MAPAL. Un material de corte optimizado y un recubrimiento innovador aumentan la vida útil y, por lo tanto, garantizan un proceso aún más estable.
Las modificaciones mostraron efecto: en comparación con el concepto de procesamiento original, los costos de mecanizado de los asientos de válvula y guías de válvula se pudieron reducir en aproximadamente un 40 por ciento. „Estoy muy satisfecho con el hito alcanzado“, dice Marco Singer y elogia expresamente la colaboración competente con MAPAL. El ambicioso planificador de procesos quiere seguir impulsando el proceso de mejora continua.
En MAN se estima que el D30 será el último motor diésel de vehículos comerciales completamente nuevo desarrollado por la empresa, tras más de 100 años de construcción de motores diésel en la ubicación de Núremberg. Para 2030, se espera que uno de cada dos vehículos entregados a los clientes tenga un sistema de propulsión sin emisiones.
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