Con una capacidad de producción de 750,000 toneladas anuales, no es ninguna sorpresa que la industria automotriz sea uno de los principales clientes de Tata Steelpark
Tata Steelpark cerca de Wolverhampton, Reino Unido, uno de los principales centros de procesamiento de acero en Europa. El acero llega en bobinas a la planta de 50 acres desde la fundición de la empresa en Gales. La producción de material con 'valor añadido' es el resultado de las operaciones de corte, conformado y soldadura. La capacidad total de la planta, que emplea a 525 personas, es de 750,000 toneladas anuales.
No sorprende que la industria automotriz sea uno de sus principales clientes, y cuenta con un centro de servicio automotriz dedicado a cumplir con los requisitos de varios OEM y proveedores. Entre sus clientes actuales se encuentran JLR, BMW y Ford.
Un producto que cada vez solicitan más en la industria automotriz son los piezas a medida soldadas (TWB) que se componente de dos o más piezas de metal de diferentes grosores o formulaciones soldadas para producir una pieza de trabajo que continuarán procesando.
La característica clave de las piezas TWB es que al combinar diferentes piezas de material puede tener diferentes propiedades en diferentes áreas, por ejemplo la resistencia básica. Una ventaja clara es que se elimina el exceso de material, y por lo tanto se reduce el peso, en áreas del producto final que sufren cargas mínimas .
Añadir una nueva dimensión La planta de Tata intenta satisfacer la demanda de piezas TWB desde que la tecnología comenzó a estar disponible. Los inicios de la tecnología TWB se encuentran hace 20 años cuando la empresa invirtió 1.7 millones de libras (2.1 millones de dólares a día de hoy) en una instalación ‘1D’ para la producción de prototipos y paneles de pre-producción. D1, una dimensión, significa que solo podía aplicar soldaduras de línea recta. En 2000 comenzó la línea '2D' capaz de procesar 300,000 unidades anuales – la designación 2D significa que podía producir líneas de soldadura curvadas y onduladas.
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En los últimos tres años sin embargo, ambas producciones de TWB han sido sustituidas por dos instalaciones mucho más capacitadas. Primero, en 2014, se instaló una nueva planta de 2D que representó una inversión de 4 millones de libras con capacidad para producir 750,000 unidades anuales. Pero ahora Tata se encuentra en fase de expansión con una nueva instalación de TWB con un coste similar que será capaz de triplicar la producción hasta 2.3 millones de unidades anuales.
La característica diferenciadora de la nueva línea de TWB es que al igual que en su primer uso de esta tecnología, será una planta de '1D'. Sin embargo, tal y como aclara el director de automotriz y excelencia empresarial Lee Coates, esta reducción de flexibilidad representa de hecho un intento deliberado para mejorar en una categoría: "velocidad". Según nos confirma, la nueva instalación podrá operar a una tasa que le permitirá producir 600 piezas de interior de puerta por hora, y cada una de ellas será una pieza izquierda y derecha combinada que se cortará por la mitad para producir la pareja.
Esto será exactamente lo que hará en uno de sus primeros productos, las puertas interiores del BMW Mini. Para ello utilizará dos láminas de acero CR3+GI 50/50 – con grosores de 0.8 mm y 1.2mm. Ambas láminas se cortan a su forma previa de soldadura en la planta y también se realizan los orificios destinados a facilitar el procesamiento de la pieza cuando llegue a la planta del cliente. Para las piezas más pequeñas, como las columnas de puerta, Coates confirma que la línea podría fácilmente doblar la producción a 1,200 piezas por hora. Las cifras básicas relacionadas con el rendimiento de la nueva línea es que puede gestionar piezas en un rango de ancho de 400-3,000 mm y con un grosor de material de 0.6-3.0mm y 0.9-3.0mm para aluminio. La longitud máxima de pieza es de 3,600 mm.
Al igual que su predecesora, la nueva línea estará completamente automatizada. Está compuesta básicamente de un sistema de cinta central que recibe las piezas desde una carretilla elevadora. En su extremo inicial cuenta con dos parejas de robots ABB (cuatro en total) que recuperan las piezas a unir y las coloca juntas en la cinta.
Luego transporta las piezas por un láser de disco fijo 6kW que las suelda en la línea programada y después examina las soldaduras mediante dos dispositivos de inspección en línea. En el otro extremo de la instalación hay otro par de robots que retiran las piezas en un proceso inverso a la carga.
De hecho, añade Coates, la única diferencia esencial entre ambas instalaciones (y respecto a la que tiene capacidad 2D) es la manera en la que la pieza pasa por debajo del láser. Para alcanzar líneas curvadas y onduladas se utiliza una mesa capaz de movimientos laterales. Por lo tanto, el aumento de capacidad de la nueva instalación 1D es consecuencia de reducir el tiempo de aplicación de las soldaduras en lugar de cambiar los pasos o aumentar la sofisticación. Sin embargo, Tata asegura que la línea es una de las 'pocas en el mundo' que puede alcanzar este nivel de rendimiento.
Piezas TWB de múltiples soldaduras Otro aspecto importante es que es posible crear piezas TWB con múltiples soldaduras simplemente pasando varias veces la misma pieza a través de la línea y añadiendo una nueva sección en cada pasada. Esto es exactamente lo que Tata hará con otra pieza que se producirá en la línea, una bandeja de equipaje. Según Coates, la pieza final en este caso se producirá a partir de cinco secciones y requerirá la aplicación de cuatro soldaduras en total. No hay límite al número de veces que una pieza se puede procesar, más allá de que en determinado momento el coste sería prohibitivo.
"La nueva instalación puede operar a una tasa que permitiría producir 600 piezas de interior de puerta por hora" - Lee Coates, Tata
Por lo que respecta a Tata, Coates reconoce que el elevado nivel de automatización no reduce la capacitación profesional que requiere el proceso. De hecho, la implementación efectiva de la técnica requiere "una mayor experiencia por parte del operario" que en otros casos. La empresa alemana Lasertechnik diseñó e instaló la nueva maquinaria.
Coates afirma que no hay normas claras sobre si es más apropiado un enfoque 1D o 2D. En general, nos explica, el enfoque 1D es mejor para las "piezas pequeñas" pero el factor determinante en cada uso puede ser la filosofía del fabricante automotriz o las preferencias del diseñador. En cualquier caso, el objetivo fundamental es el mismo en ambos casos: garantizar el uso apropiado de materiales para que se utilice el material adecuado, del grosor adecuado y de la manera adecuada para alcanzar los objetivos de rendimiento óptimo y peso ligero.
Nueva tecnología, nuevas oportunidades La mejora de la capacidad de producción de piezas TWB en la planta de Tata va de la mano con otras actividades destinadas a promocionar su uso en la industria automotriz. Un compañero de Coates, el director de marketing automotriz Kevin Edgar, explica los procesos e indica que Tata se considera responsable de mantener el sector al día con desarrollos tecnológicos y de materiales disponibles para aprovechar al máximo el concepto TWB. Como tal, forma un elemento importante de la relación de Tata directamente con los OEM y principales proveedores, y del trabajo formativo para Tata en el Reino Unido que se centra en la universidad de Warwick, donde ha abierto un centro de formación. Además, Edgar destaca que el concepto TWB es tan solo “uno más en el catálogo de tecnologías” que Tata ofrece y que la empresa no requiere otorgarle un lugar destacado ya que "hay oportunidades para su uso en casi todos los vehículos”
