El retrofit de máquinas a menudo se considera una solución de emergencia – un compromiso entre un presupuesto limitado y el deseo de tecnología de fabricación moderna. Sin embargo, EWS Weigele GmbH & Co. KG en Uhingen demuestra que esta perspectiva es demasiado limitada. Junto con EMAG, la empresa ha modernizado específicamente una VSC 400 DDS y la ha adaptado a sus requisitos de fabricación individuales. Así se creó una solución de fabricación que, en términos de seguridad del proceso, disponibilidad y rentabilidad, es al menos equivalente a una nueva inversión. La diferencia crucial: el retrofit no se eligió por necesidad, sino como una estrategia tecnológica consciente.
Estrategia de retrofit: disponibilidad como factor competitivo
EWS Weigele fabrica sistemas de portaherramientas de alta precisión con una profundidad de fabricación interna del 90 al 95 por ciento – desde la materia prima hasta el producto montado. Un componente esencial de esta cadena de fabricación es la producción de engranajes cónicos y engranajes rectos para unidades de herramientas motorizadas. La estructura típica de tamaño de lote es de dos a cinco piezas por pedido.
Con esta alta integración vertical, cada parada de máquina afecta directamente la capacidad de entrega. Cuando se tuvo que modernizar la fabricación de engranajes existente, la pregunta central no fue solo '¿Qué tecnología?', sino sobre todo '¿Qué tan rápido?'.
La decisión de realizar el retrofit de la VSC 400 DDS se basó en un cálculo claro: el tiempo de entrega para una máquina nueva comparable habría sido de ocho a doce meses, además de varias semanas para la puesta en marcha y la calificación del proceso.
El retrofit permitió reanudar la producción después de pocas semanas. La estructura mecánica básica de la máquina estaba intacta, los empleados estaban familiarizados con el concepto de la máquina – condiciones ideales para una modernización rápida.
Mejora tecnológica: automatización y recogida
El retrofit incluyó la modernización tecnológica completa manteniendo la estructura mecánica básica:
Tecnología de control: reemplazo por un sistema CNC actual con funciones y interfaces ampliadas para la recopilación de datos de fabricación. El nuevo control permite la integración directa en el sistema de gestión de fabricación digital.
Interfaces de automatización: adaptación de las interfaces de la máquina al sistema de cambio rápido Varia utilizado en la planta y la alimentación de piezas a través de una cinta transportadora de ciclo continuo.
Los costos de inversión fueron de aproximadamente el 70 por ciento de una máquina nueva comparable – con plena capacidad tecnológica.
Principio de recogida: estabilidad del proceso a través de guía mecánica
La VSC 400 DDS se basa en el concepto de máquina de torneado vertical con husillo de recogida. La pieza de trabajo no se coloca manualmente o mediante un robot en un mandril, sino que es recogida por el husillo de trabajo desde una posición definida. El engranaje se encuentra en un soporte de pieza en el sistema de transporte de ciclo continuo. El husillo de trabajo recoge la pieza de la estación de recogida y la transporta al área de trabajo.
Este proceso elimina imprecisiones en la colocación.
La precisión de repetición de la recogida de piezas está en el rango de unos pocos micrómetros, ya que la posicionamiento está definido mecánicamente por la geometría del soporte de piezas. A diferencia de los sistemas robóticos con pinzas, los errores de colocación debido a contaminación, confusión de piezas o errores de reconocimiento están excluidos por diseño.
La estabilidad del proceso se demuestra en la práctica: en EWS, el mecanizado completo de los engranajes se realiza en la VSC 400 DDS – torneado duro con herramientas PKD o CBN, rectificado de superficies funcionales definidas y un acabado final. Los tamaños de lote de varias docenas de piezas se fabrican sin medición intermedia. Las tolerancias requeridas se mantienen en todo el lote.
Sistema de cambio rápido Varia: tiempos de preparación en minutos
Con tamaños de lote de dos a cinco piezas y tiempos de procesamiento de 4 a 7 minutos por pieza, el tiempo de procesamiento puro por lote varía entre 20 y 100 minutos. Los tiempos de preparación clásicos de dos horas anularían la rentabilidad.
EWS utiliza su propio sistema de cambio rápido Varia, disponible en tres tamaños estandarizados (VX3, VX4, V5). El sistema se basa en un cierre de bayoneta con un par de apriete definido.
La precisión de repetición está en el rango de unos pocos micrómetros. Tanto las herramientas estáticas como las motorizadas pueden ser recogidas.
El cambio de herramientas se realiza según un proceso bien pensado: mientras la máquina está en funcionamiento, las herramientas para el siguiente pedido se ensamblan fuera de la máquina en soportes Varia, se miden y se colocan en un Tool-Shuttle. Los datos de las herramientas se transfieren al sistema de control. La programación CAM se realiza con gemelos digitales de las herramientas, de modo que las pruebas de colisión se llevan a cabo antes del cambio físico.
Al finalizar el pedido en curso, las herramientas se retiran del Tool-Shuttle y se colocan en las posiciones de la torreta a través del cierre de bayoneta. El proceso de cambio mecánico dura unos pocos segundos por herramienta. El tiempo de inactividad de la máquina al cambiar de pedido se reduce a 5 a 10 minutos para una torreta completa.
Automatización: tres horas de operación sin personal
El sistema de transporte de ciclo continuo permite el funcionamiento de piezas durante hasta tres horas sin personal. Las piezas se encuentran en soportes de piezas que garantizan una superficie de apoyo y posicionamiento definidas. El operador carga la cinta transportadora al inicio del turno y puede dedicarse a otras tareas durante el tiempo de procesamiento.
Esta forma de 'automatización flexible' permite una operación económica de la máquina incluso con tamaños de lote pequeños – una diferencia decisiva con la automatización de grandes series, donde los sistemas dedicados solo se amortizan con altos números de piezas.
Control de fabricación digital: del sistema CAM a la máquina
La fabricación se basa en un proceso digital continuo. Cada herramienta y cada portaherramienta existe como un gemelo digital en el sistema. Los programas NC se crean con software CAM, utilizando no geometrías de herramientas abstractas, sino los modelos digitales exactos de los portaherramientas realmente utilizados.
Esto permite una prueba de colisión ya en la fase de programación, optimización de la trayectoria de la herramienta basada en las dimensiones reales de la herramienta y la generación automática de los datos de preparación. El operador recibe una lista de preparación digital que le indica exactamente qué herramientas deben prepararse en qué orden. Esta sistemática minimiza los errores de preparación y reduce considerablemente el tiempo de capacitación de nuevos empleados.
Aseguramiento de la calidad a través de la estabilidad del proceso
En EWS, la calidad no se asegura mediante mediciones, sino que se genera a través de la estabilidad del proceso. La combinación de la estabilidad del proceso del principio de recogida, la precisión de repetición del sistema de herramientas Varia y la estabilidad térmica de la máquina vertical permite la fabricación de engranajes con tolerancias en el rango de micrómetros – sin control del 100 por ciento.
La capacidad del proceso estadístico se supervisa mediante controles de muestreo regulares. Solo cuando los valores medidos muestran que el proceso es estable, se prescinde de las pruebas individuales. Esta estrategia de fabricación reduce considerablemente el tiempo de ciclo y los costos de aseguramiento de la calidad.
Retrofit como decisión tecnológica consciente
El proyecto EWS muestra: el retrofit no es una solución de emergencia, sino que puede ser una alternativa técnica y económicamente superior a la nueva inversión, especialmente cuando la estructura mecánica básica aún es utilizable durante décadas.
Los aspectos centrales de beneficio:
- Disponibilidad: Reanudación de la producción en semanas en lugar de meses. Con un alto grado de fabricación interna, es un factor competitivo decisivo.
- Seguridad del proceso: El principio de recogida elimina imprecisiones en la inserción. Se mantienen tolerancias estrechas sin mediciones intermedias.
- Flexibilidad: El sistema de cambio rápido reduce los tiempos de configuración a minutos. Los cambios frecuentes de producto se vuelven económicamente viables.
- Rentabilidad: Los costos de inversión son alrededor del 70 por ciento de los de una máquina nueva con capacidad comparable.
- Sostenibilidad: Extensión de la vida útil de las máquinas de 10 a 15 años con un consumo de recursos significativamente reducido.
Para empresas de fabricación con producción en pequeñas series, altos requisitos de calidad y un alto grado de fabricación interna, el concepto ofrece un enfoque probado en la práctica para la modernización de la tecnología de fabricación.
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