Con la llegada este año de varias instalaciones enormes de prensas servo, AMS evalúa el impacto del tamaño de la máquina en los procesos de estampado
No hay lugar a dudas: las prensas servo transfer son cada vez más grandes. Naturalmente, las mesas de prensa deben ser cada vez más grandes porque las piezas se transportan a través de varias estaciones durante el proceso de formado, pero algunas de las instalaciones que se han llevado a cabo en 2014 son realmente excepcionales.
Por ejemplo, el proveedor automovilístico Paul Craemer, basado en Herzebrock-Clarholz, Alemania, lanzó recientemente la producción en la prensa servo transfer más grande que haya fabricado Schuler. La línea de prensa mide 11 metros de altura, 15 metros de longitud y tiene 8 metros de ancho. Además, pesa casi 1.000 toneladas. Craemer utiliza la línea, con su mesa de 8 metros por 2,5 metros, para fabricar piezas estructurales, como el esqueleto de los asientos del coche. En el pasado Craemer utilizaba dos prensas en línea enlazadas por un total de tres sistemas de automatización. El hecho de que una única máquina gestione el mismo proceso aumenta notablemente la fiabilidad general de la línea, especialmente para las piezas que ya no tienen que pasar de una prensa a la siguiente.
En la enorme nueva línea las piezas se transportan mediante un sistema de transferencia de tres ejes suministrado por Schuler Automation con un rango igualmente llamativo de 10 metros. Las vibraciones extremadamente bajas garantizan una transferencia rápida y fiable de piezas, un requisito necesario para su fiabilidad es el sistema de amortiguación activa de vibraciones (AVD) desarrollado por Schuler. Cada uno de los motores suministra más de 500 kW de potencia para generar una fuerza total de prensado de 25.000 kN.
Visto el tamaño de las prensas servo, no sorprende que tardaran nueve días en transportarla desde la planta de Schuler en Erfurt a la sede del cliente en Westphalia del Este, en barco con dos grúas especiales y tres camiones de 16 ejes. Una vez en las instalaciones de Craemer, la mesa de la prensa se introdujo en una fosa de seis metros de profundidad diseñada específicamente en la nave de producción. A continuación se colocó una plataforma de 3,5 metros y una corona de cuatro metros antes de que los tres componentes se fijaran en el lugar mediante cuatro tirantes. Los especialistas de Schuler tardaron cuatro meses en completar la construcción.
La enorme prensa ya es la quinta línea de Cramer Group que utiliza la tecnología ServoDirect de Schuler. “Esta adquisición es muy productiva y nos permitirá garantizar nuestro liderazgo en el mercado para futuros proyectos", nos indica Siegbert Geldner, director gerente de producción y tecnología en Craemer. “Confiamos en que amortizaremos esta línea en breve”.
El nuevo gigante de JLR en Halewood
Un poco antes este mismo año, Jaguar Land Rover (JLR) invirtió 45 millones de libras en una enorme línea para su planta de Halewood, en el Reino Unido, para el estampado de paneles tanto de aluminio como de acero. El nuevo sistema de estampado servo, el primero de este tipo que se construye en el país, tiene una altura de 13 metros y una longitud de 85 metros. Tiene una capacidad combinada de estampado en prensa de 7.900 toneladas, lo que la convierte en una de las líneas de prensado más rápidas y grandes de JLR.
Para poder instalar esta enorme maquinaría se tuvo que realizar una gran restructuración de su taller de prensado de 30.000 m2 en Halewood, se elevó el techo casi 12 metros y la bahía del taller de prensado se extendió un 50% respecto a su instalación anterior de estampado. La nueva prensa fabricada por Aida ofrecerá hasta 20 golpes por minuto cuando se haya finalizado su instalación este otoño.
“Esta nueva y colosal línea de prensado refuerza la inversión a largo plazo de Jaguar Land Rover en la producción en el Reino Unido”, nos indica Richard Else, director de operaciones en Halewood. “Garantiza que podamos crear más paneles de manera más eficiente, y continuaremos haciéndolo durante muchos años”.
En comparación con el funcionamiento más mecánico de las prensas instaladas anteriormente en Halewood, el sistema servo de tracción directa puede gestionar mayores tonelajes además de funcionar a mayor velocidad, lo que permite a JLR aumentar el volumen de piezas estampadas. La nueva línea consume también menos energía e incorpora un sistema de recuperación que captura la energía de la acción de retroceso para convertirla en electricidad.
Adicionalmente, el diseño de la prensa de Aida permite cambiar los moldes más rápidamente, lo que resulta muy conveniente ya que el taller utiliza 234 conjuntos de moldes. Los cambios se pueden realizar en menos de cinco minutos, en comparación con los 55 minutos que requiere la mayor prensa mecánica en Halewood. Esto aumentará la flexibilidad del taller de prensado y aumentará la capacidad de estampado, la velocidad y volumen de paneles que se pueden producir diariamente. El taller incorpora diez líneas de prensado completamente automatizadas, funciona 24 horas al día y 7 días a la semana en cuatro turnos y produce 700 paneles cada hora, 25 millones de paneles al año. En total, la instalación produce 18 millones de unidades de acero al año, más otro millón de unidades de aluminio.
Entorno al 80% del volumen total de estampado de JLR se produce en Halewood y la nueva línea de estampado de Aida ayudará a abastecer los talleres de carrocería de toda la empresa, entorno al 60% se aprovecharán en Halewood y el resto se enviarán a Castle Bromwich y Solihull.
Más automatización en Nissan Sunderland
De hecho ya hay varias instalaciones de prensa grandes que proporcionan un aumento enorme de la producción con la ayuda de funcionalidad adicional o automatización. Un ejemplo de ello es la planta Nissan de Sunderland en el Reino Unido, donde los automatismos proporcionados por AP&T contribuirán a aumentar la capacidad de producción en 900.000 piezas grandes de carrocería al año.
Nissan Sunderland es una de las mayores plantas de coches en Europa y produce entorno a medio millón de vehículos al año. Para poder hacer frente a la demanda, los administradores han decidido recientemente aumentar la capacidad del taller de prensado de la planta. Las opciones eran o modernizar el proceso interno de Nissan o adquirir piezas de carrocería de subcontratas a un precio notablemente mayor. Las prensas Komatsu en la línea tándem se encuentran en buen estado, por lo que se ha decidido mantenerlas pero añadiendo un nuevo automatismo.
La solución ha sido reducir el número de prensas originales en la línea tándem de cinco a cuatro. Junto con el desapilador y los alimentadores de 10 velocidades suministrados por AP&T, las prensas restantes constituirán una línea integrada de elevada capacidad que se utilizará para crear los paneles grandes de puertas, techos y maleteros de los modelos Qashqai, Juke y Note. Esta solución completa incluye un sistema automatizado para cambiar herramientas y mordazas, además de gestión de proyectos, instalación, arranque y formación.
El resultado final es que la tasa de prensado de las máquinas Komatsu ha aumentado un 45% respecto al funcionamiento manual y todavía hay margen potencial de mejora. Adicionalmente, se ha reducido el tiempo total de ciclo gracias a un diseño de herramienta menos complejo, mientras que el sistema automático para cambiar herramientas y mordazas ha reducido a la mitad los tiempos de configuración. También se ha reducido el nivel de ruido en el taller de prensa y se ha mejorado notablemente el entorno de trabajo, lo que mejora el resultado positivo en su conjunto.
Las últimas tendencias en tecnología de prensado se deben a nuevos materiales que exigen más energía y mayor precisión. Komatsu reclama haber marcado el ritmo de la era moderna al introducir la tecnología servo en la década de los 90. Según la empresa, su prensa servo no es una simple prensa mecánica rediseñada con un motor servo a medida, sino un sistema de prensa completamente integrado.
“Hay tres diferencias clave entre las prensas mecánicas y las prensas servo: precisión, replicación y energía”, nos indica James Landowski, director general de Komatsu América. “Con una prensa Komatsu puedes mantener la precisión en un margen de 10µm de la altura de molde programada. La tecnología de Komatsu también proporciona tres veces más energía que un motor servo individual mecánico estándar”.
Toyota fue el primer fabricante de automóviles en invertir en la tecnología servo de Komatsu y ya ha implementado esta maquinaría en plantas de todo el mundo, también planea rediseñar plantas más antiguas.
“Lo que hemos visto con las prensas servo de Komatsu es que obtenemos una gran capacidad de replicación”, nos dice Scott
Buchanan es el director de ingeniería de estampado e ingeniería de producción de carrocería en Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America. “Podemos utilizar un molde fabricado en cualquiera de nuestros talleres de moldes en el mundo, configurar nuestros datos y obtener la misma replicación con muy pocos ensayos, lo que nos permite reducir nuestro tiempo de acceso a los mercados”.
Añade: “Nuestro objetivo es utilizar esta misma tecnología en nuestras nuevas plantas en Norteamérica. También lo utilizaremos en nuestros procesos de rediseño de plantas cuando nuestras prensas mecánicas lleguen al final de su vida útil”.
Según Komatsu, otros muchos en la cadena de suministros han seguido la tendencia, incluido Waukesha Metal Products, con sede en Sussex, Wisconsin. “En el entorno de fabricación automovilística actual, hacer más con menos no solo es un refrán, es un estilo de vida”, nos dice Rob Bauer, director de ingeniería en Waukesha. “Con la tecnología servo de Komatsu somos capaces de completar el control de la velocidad de pistón y los movimientos de la prensas como nunca antes hemos podido hacerlo”.
