El martes pasado, recibí una llamada de Mike, que dirige una tienda de fabricación de metales en las afueras de Detroit. Estaba frustrado. Su equipo había estado trabajando en un lote de paréntesis de colector de escape durante tres días seguidos: agujeros de perforación, muescas cortantes, bordes desencadenantes. Las piezas parecían queso suizo cuando terminaron, y la mitad de ellas fueron desechadas porque los agujeros no estaban en los puntos correctos.
'Tiene que haber una mejor manera de hacer esto', dijo. 'Mis muchachos están exhaustos, estamos detrás de los programados, y estoy perdiendo dinero en cada parte'.
Le conté sobre el corte de láser de fibra robot 3D . Nunca había oído hablar de eso.
Seis semanas después, Mike me llamó de vuelta. ¿Esos mismos soportes que le llevaron a su equipo tres días? Su nuevo sistema los estaba produciendo en 20 minutos cada uno. Agujeros perfectos, bordes limpios, sin chatarra.
'Debería haber hecho esto hace años', dijo.
Entonces, ¿qué es exactamente esto?
Imagine un gran brazo de robot industrial, del tipo que ves los marcos de autos de soldadura en la televisión. Ahora imagine que está sosteniendo una cabeza de corte láser en lugar de una antorcha de soldadura. De eso es básicamente de lo que estamos hablando.
El robot puede moverse en seis direcciones diferentes, lo que significa que puede hacer que el láser sea casi cualquier ángulo que necesite. A diferencia de esas mesas láser planas que solo cortan las hojas, esta configuración puede funcionar en tubos, piezas dobladas, conjuntos, cualquier cosa con una forma compleja.
El láser en sí es un láser de fibra, que es solo una forma elegante de decir que es realmente ROFER LASER y no desperdicia mucha energía. El rayo láser viaja a través de un cable flexible hasta el cabezal de corte, por lo que el robot puede moverse libremente sin arrastrar un montón de equipo pesado.
Las partes principales
El robot
La mayoría de los sistemas utilizan robots industriales de compañías como Kuka o ABB. Estos no son robots de juguete: están construidos para manejar cargas pesadas y trabajar 24/7. El que Mike compró puede colocar la cabeza de corte dentro de 0.1 mm, que es aproximadamente el grosor de un cabello humano.
El láser
El generador láser generalmente se sienta a un lado, conectado al robot por un cable de fibra óptica. La energía varía desde aproximadamente 2,000 vatios (buenos para cosas delgadas) de hasta 12,000 vatios o más (corta el acero grueso como la mantequilla).
La cabeza de corte
Aquí es donde sucede la magia. Se centra en el haz láser hasta una mancha pequeña y los golpes asisten al gas (generalmente nitrógeno u oxígeno) para ayudar con el corte. Los buenos cabezales de corte pueden ajustar automáticamente el enfoque para diferentes espesores del material.
Los cerebros
El sistema de control coordina todo: hacia dónde va el robot, qué tan rápido se mueve, potencia láser, flujo de gas. Es como tener un conductor realmente inteligente que dirige una orquesta.
¿Cómo funciona realmente?
Programación
Todo comienza con un dibujo en 3D de tu parte. El software especial analiza el dibujo y descubre la mejor manera de cortarlo, qué agujeros cortar primero, qué ángulos usar, cómo evitar chocar contra las cosas.
Puede programarlo fuera de línea usando el software de simulación, o para cosas simples, simplemente tome el brazo del robot y muestre a dónde ir. Los sistemas inteligentes incluso pueden generar programas automáticamente a partir de sus archivos CAD.
Setup
Las piezas generalmente se sujetan en accesorios simples. Nada lujoso, a menudo solo algunos bloques en V o abrazaderas para mantener las cosas estables. El robot hace todo lo móvil, por lo que no necesita un trabajo complejo como lo haría con una fresadora.
Corte
Una vez que presiona el botón de inicio, el robot sigue su programa, mientras que el sistema de control ajusta la potencia del láser y la velocidad de corte en función de lo que está cortando. Los sensores mantienen el láser enfocado a la distancia correcta del material, incluso si la parte está deformada o doblada.
El robot puede cortar durante horas sin detenerse, lo cual es ideal para las carreras de producción.
¿Qué puedes cortar?
Materiales
Estos sistemas funcionan muy bien en la mayoría de los metales: acero, acero inoxidable, aluminio. Cuanto más grueso sea el material, más potencia láser necesitará. La mayoría de los sistemas de producción manejan cualquier cosa, desde una lámina delgada hasta aproximadamente una pulgada de grosor.
Luchan con metales brillantes como el cobre y el latón porque el haz láser rebota, pero los sistemas más nuevos están mejorando en esto.
Formas
Aquí es donde las cosas se ponen interesantes. Puedes cortar:
Agujeros en ángulos extraños que serían imposibles de perforar
Ranuras que siguen las curvas
Formas complejas en piezas dobladas o formadas
Múltiples características sin mover la pieza
Los soportes de Mike tenían agujeros que llegaron en ángulos de 30 grados. Intente perforarlo en una prensa de perforación.
Donde esto tiene sentido
Trabajo de tubo
En lugar de aserrar los tubos a la longitud y luego perforar agujeros, puede hacer todo de una sola vez. He visto sistemas cortados de tubos estructurales de 20 pies con docenas de agujeros y muescas en menos de 10 minutos.
Paréntesis complejos
Piezas con muchos agujeros, ranuras y recortes que normalmente requieren múltiples operaciones. El robot puede alcanzar las curvas y en puntos estrechos a los que las herramientas convencionales no pueden acceder.
Prototipos
Cuando necesite una o dos piezas y no quiera hacer herramientas especiales. Programarlo una vez y puede hacer cambios fácilmente.
Producción media
Sweet Spot es probablemente de 50 a 5,000 piezas. Debajo de eso, el tiempo de configuración podría no valer la pena. Por encima de eso, es posible que desee herramientas dedicadas.
El lado de la programación
Programación fuera de línea
La mayoría de las tiendas usan un software que le permite desarrollar programas en una computadora utilizando modelos 3D. Puede probar todo prácticamente antes de cortar piezas reales, lo que ahorra tiempo y evita los bloqueos.
Enseñanza manual
Para cortes simples, puede agarrar el brazo del robot y guiarlo manualmente a través de los movimientos. El sistema recuerda la ruta y puede repetirlo exactamente.
Programación automática
Los sistemas elegantes pueden mirar su archivo CAD y generar programas de corte automáticamente. Todavía necesita algo de supervisión humana, pero se está volviendo bastante inteligente.
Diferentes configuraciones
Soporte de piso
Robot estándar atornillado al piso. El área de trabajo está limitada por cuán lejos puede alcanzar el robot, generalmente a unos 6-8 pies en cualquier dirección.
Sistemas de seguimiento
El robot se monta en rieles para que pueda cubrir áreas más grandes. Bueno para cortar piezas grandes o ejecutar múltiples partes en secuencia.
Múltiples robots
Algunas tiendas ejecutan dos o tres robots en la misma celda, ya sea trabajando en diferentes partes o unidos a grandes ensamblajes.
Que cuesta
Por adelantado
Los sistemas completos se ejecutan de $ 300,000 a $ 800,000 dependiendo del tamaño y las características. Eso es mucho dinero, pero menos de lo que algunas compañías gastan en centros de mecanizado convencionales.
Operante
Los costos principales son la electricidad, el gas de asistencia y el reemplazo ocasional de piezas consumibles como boquillas y ventanas protectoras. Los costos de mano de obra generalmente bajan porque el tiempo de configuración se reduce y el sistema puede ejecutarse desatendido.
Reverencia
Mike descubrió su recuperación de unos 18 meses según el ahorro de mano de obra y la reducción de la chatarra. Su kilometraje variará dependiendo de lo que esté cortando.
La desventaja
Complejidad
Estas no son máquinas simples. Necesitas personas que entiendan la robótica y el corte con láser. El entrenamiento es importante.
Tiempo de programación
Las piezas complejas pueden tardar un tiempo en programar, especialmente si lo está haciendo manualmente. La programación fuera de línea ayuda, pero todavía hay una curva de aprendizaje.
Accesibilidad
El robot tiene que poder llegar a donde quiera cortar. Los agujeros profundos o las características internas pueden no ser accesibles dependiendo de la geometría de la pieza.
Límites de material
Si bien puede cortar cosas gruesas en una mesa láser plana, el corte 3D generalmente se limita a materiales más delgados debido al flujo de gas y los problemas de eliminación de escombros.
Calidad y precisión
Exactitud
La mayoría de los sistemas tienen una precisión de posicionamiento de ± 0.1 mm, que es bastante buena para la mayoría de las aplicaciones. La calidad de corte suele ser lo suficientemente suave como para que no necesite acabado secundario.
Consistencia
Una vez programado, los robots son increíblemente repetibles. La variación de parte a la parte es mínima, lo cual es excelente para el trabajo de producción.
Control de procesos
Los mejores sistemas monitorean los parámetros de corte en tiempo real y pueden detectar problemas antes de dar como resultado piezas malas.
Realidad de mantenimiento
Cosas diarias
Limpie las ventanas protectoras, verifique los suministros de gas, tal vez explote un poco de polvo. Toma unos 15 minutos.
Semanalmente
Limpieza más exhaustiva, verificar la calibración, inspeccionar piezas consumibles. Tal vez una hora de trabajo.
Servicio principal
El mantenimiento del robot sigue los horarios estándar: lubricación, calibración, reemplazo de componentes. Planee tener un contrato de servicio o capacitar a su propia gente.
Que vendrá después
Sistemas más inteligentes
La IA está comenzando a aparecer en estos sistemas: optimización automática de parámetros, mantenimiento predictivo, control adaptativo basado en condiciones del material.
Mejores sensores
Sistemas de visión que pueden compensar los errores de posicionamiento de piezas, una mejor detección de altura para mantener la distancia de enfoque.
Programación más fácil
El software se está volviendo más fácil de usar. Algunos sistemas ahora pueden generar programas a partir de bocetos simples o incluso descripciones verbales.
¿Deberías considerar uno?
Estos sistemas tienen sentido si se trata de piezas 3D complejas que requieren múltiples operaciones utilizando métodos convencionales. Son particularmente buenos para:
Piezas con muchos agujeros en ángulos impares
Trabajo de tubo y tuberías con características complejas
Piezas de chapa formadas
Prototipos y producción de bajo a mediano volumen
No tienen sentido para un corte 2D simple que un láser de cama plana puede manejar, o para una producción de muy alto volumen, donde las herramientas dedicadas pueden ser más rentables.
La tecnología ya está madura: ya no es de vanguardia, pero tampoco está pasada de moda. Empresas como la nuestra en ROFER LASER han estado instalando estos sistemas durante años y la mayoría de los errores se han solucionado.
La historia de Mike no es única. He visto transformaciones similares en docenas de tiendas. La clave es tener la aplicación correcta y estar dispuesto a invertir en capacitación y apoyo.
Si está gastando mucho tiempo y dinero en operaciones de mecanizado complejas, puede valer la pena una conversación. La tecnología ha recorrido un largo camino, y solo está mejorando.
