Mover piezas de trabajo e impulsar la innovación

El doble de variantes de producto con la mitad de tiempo de preparación: eso es lo que ha conseguido el fabricante de maquinaria especial Harrandt gracias al rediseño de sus líneas de medición, ensayo y montaje. El corazón de la nueva e innovadora solución es un sistema de transporte basado en la tecnología de motor lineal SuperTrak de B&R.

"A primera vista, los pistones del motor tienen un aspecto perfectamente redondo y parecen relativamente indestructibles", afirma Samy Alain Song, jefe del departamento de innovación y electrónica de Feinwerktechnik Otto Harrandt GmbH, "pero en su trayecto hacia el montaje, deben manipularse con extrema precisión y sumo cuidado".

Tener en cuenta estos requisitos básicos a la hora de diseñar líneas de montaje de pistones resulta cada vez más difícil, a medida que los propios pistones evolucionan. El grosor de los segmentos montados en los pistones, por ejemplo, se ha reducido a la mitad en la última década, ya que los fabricantes de automóviles buscan crear unos motores más eficientes. A medida que los segmentos se vuelven más frágiles y difíciles de manipular, mantener la estabilidad del proceso durante la producción ininterrumpida se convierte en un verdadero reto. "Hasta la más mínima desviación en el proceso de montaje puede provocar problemas de calidad", afirma Song.

Por eso, los especialistas de Harrandt han desarrollado cuidadosamente y han perfeccionado de forma continua cada uno de los pasos del proceso de montaje y comprobación de los pistones, desde la medición de los pistones con precisión micrométrica hasta el montaje de los segmentos y la colocación a presión de los bulones. En la actualidad, la empresa es una de las mejores del mundo de la ingeniería de precisión.

En una línea de montaje tradicional, los pistones se transportan de una estación a otra sobre cintas transportadoras impulsadas por correas o cadenas. "Estos sistemas son la solución más rentable para grandes volúmenes y son muy estables y fiables", explica Song. Y siempre que se trabaje con lotes suficientemente grandes, el número relativamente alto de piezas de recambio necesarias para hasta 30 variantes de pistón y un tiempo medio de cambio de alrededor de una hora y media son poco preocupantes". Sin embargo, el análisis de los costes es muy diferente para series de producción de unos pocos miles de unidades, que ya son habituales hoy en día". Estas tiradas más pequeñas, provocadas en parte por la transición a los vehículos eléctricos, exigen opciones de producción mucho más flexibles, con menos piezas de recambio y unos tiempos de cambio más cortos.

Para responder mejor a las necesidades de los usuarios actuales de series de producción más cortas, Harrandt ha desarrollado un enfoque totalmente nuevo para sus líneas de montaje. La primera línea en completarse basada en el nuevo concepto produce pistones de 2 tiempos. Permite a los usuarios medir, probar y montar 65 variantes de pistón diferentes, con unos tiempos de cambio de solo 20 a 30 minutos. Y no solo eso, sino que además ocupa un espacio mucho menor.

El elemento principal que ha hecho posible todo este progreso es SuperTrak de B&R. Este sistema de transporte accionado por un motor lineal consta de una pista ovalada, a lo largo de la cual se desplazan lanzaderas equipadas con portapiezas. El movimiento de cada lanzadera (dirección, aceleración, velocidad y posición) puede controlarse de forma independiente mediante software.

La línea de montaje de Harrandt se organiza en torno a un sistema de pistas ovaladas en el que cada una de las secciones rectas consta de dos segmentos de un metro. A lo largo de estas secciones rectas, los ingenieros de Harrandt han distribuido un total de diez estaciones.

Se trata de siete estaciones de medición y montaje en la parte delantera y tres estaciones más en la parte trasera para la carga, descarga y calibración de las 12 a 16 lanzaderas de la línea. Gracias al nuevo sistema de transporte, las nuevas líneas de producción de Harrandt ocupan solo la mitad de superficie útil que sus predecesoras, con el mismo número de estaciones y consiguiendo el mismo rendimiento, tal y como explica con orgullo el director de desarrollo.

"Para la nueva generación de líneas de montaje, hemos podido utilizar casi sin cambios las estaciones de medición y montaje de nuestras acreditadas líneas de gama alta. Por un lado, esto significa que nuestros clientes pueden esperar la misma precisión, estabilidad y tiempos de ciclo de 7 segundos que los conseguidos por la más potente de las anteriores líneas de producción. Por otro lado, nos ha permitido centrarnos en todas las nuevas posibilidades que nos ofrece SuperTrak", añade Song.

Harrandt también conservó el sistema de control para los procesos de montaje, añadiendo un control de B&R para el sistema SuperTrak. La solución de control ofrece la transmisión de datos a alta velocidad que Harrandt necesita para la monitorización y la trazabilidad sin fisuras de las 12 (u opcionalmente 16) lanzaderas de la línea. Las lanzaderas también pueden desplazarse a cualquier posición mediante software con una repetibilidad de ±0,01 mm. De este modo, se pueden alinear pistones de distintos tamaños para que la línea de la carcasa se detenga siempre en el mismo lugar.

Harrandt ha aprovechado esta flexibilidad de posicionamiento para desarrollar un portapiezas universal para piezas de trabajo cilíndricas o cuboidales que puede alojar muchos tamaños de pistón diferentes. Por sí solo, esto ha supuesto una notable reducción del número de piezas de recambio y del tiempo necesario para los cambios.

SuperTrak también permite unas mayores velocidades de transporte y los pasos de procesamiento más lentos pueden distribuirse entre varias estaciones idénticas para mantener un tiempo de ciclo general más rápido. Esto es posible porque las lanzaderas sencillamente pueden pasar por estaciones innecesarias sin detenerse.

Si se necesitan estaciones de procesamiento adicionales, SuperTrak también facilita a Harrandt su incorporación. Tal como explica Song: "Por un lado, podemos alojar estaciones adicionales en el interior del óvalo y realizar el procesamiento en el espacio libre restante en los segmentos curvos. Nuestros análisis internos han confirmado que SuperTrak es capaz de cumplir con nuestros requisitos de repetibilidad en cualquier punto de la pista, incluso en las curvas. Por otra parte, resulta relativamente sencillo ampliar el sistema añadiendo segmentos rectos, cada uno de los cuales puede albergar dos o tres estaciones adicionales. Con una línea convencional, una ampliación de este tipo solo sería posible con un gran coste y un notable aumento del espacio".

El mantenimiento también resulta más sencillo con SuperTrak. Gracias a una herramienta especial, las lanzaderas pueden retirarse y sustituirse fácilmente para su mantenimiento. Incluso los segmentos de pista pueden desmontarse y sustituirse fácilmente, lo que reduce al mínimo el tiempo de inactividad por mantenimiento.

Al desarrollar su nueva línea, Harrandt minimizó el riesgo de varias maneras. En primer lugar, la flexibilidad de diseño obtenida con SuperTrak, combinada con la decisión de mantener soluciones de hardware y software de eficacia probada en las estaciones de procesamiento. La asistencia de ingeniería del proveedor de valor de B&R también desempeñó un papel importante.

Además, la posibilidad de simular los movimientos del sistema de pistas también supuso una gran tranquilidad para los responsables de la toma de decisiones de Harrandt desde el principio de la fase de planificación. "La simulación nos dio la confianza de que técnicamente estábamos en el camino correcto. Ayudó a reducir el riesgo que siempre conllevan las nuevas tecnologías, tanto para nosotros como para nuestros clientes", afirma Song. Harrandt también tiene previsto utilizar la función de simulación para demostrar la viabilidad y el rendimiento a los clientes durante la fase de licitación de nuevas líneas.

No solo los clientes que buscan la eficiencia en las líneas de montaje de pistones podrán aprovechar las ventajas del nuevo enfoque de Harrandt. Song concluye: "Nuestro nuevo concepto basado en SuperTrak nos ofrece la oportunidad de aplicar a otros mercados todos los conocimientos sobre procesos y automatización que hemos adquirido en el ámbito del montaje de pistones, en beneficio de nuestros clientes y de nuestra empresa".