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La reinvención del corte láser partiendo de bobina

Francisco Pérez, director del canal OEMs

Aunque pueda parecer relativamente nuevo, el corte de piezas 2D partiendo de bobina es bastante antiguo y no es, ni mucho menos, un proceso ligado al láser. De hecho, las primeras máquinas alimentadas a partir de una bobina, en lugar de formatos estándar precortados, fueron las máquinas de plasma y en concreto, las máquinas orientadas al sector de la ventilación y aspiración (HVAC) dado que utilizaban principalmente espesores finos, de 0,6 a 1,2mm, habitualmente suministrados en formato bobina.

No obstante, es con el auge del láser de fibra, su ahorro de costes, su “facilidad” de fabricación y por tanto su abaratamiento y popularización, cuando este nicho de mercado se ha abierto camino proporcionando algunas ventajas sobre el láser convencional que utiliza formatos precortados y con una mesa de trabajo fija. Aquí vamos a centrarnos principalmente en el corte mediante tecnología láser, aunque todo podría ser aplicado a cualquier tecnología de corte 2D (plasma, principalmente). Hay que recordar que estas máquinas se dirigen a un nicho de mercado concreto, el de chapa fina y con elevadas cadencias de producción. El corte de formato continuo (bobina), mejora algunas de las problemáticas del láser convencional, entre ellas:

El corte de formato continuo (bobina), mejora algunas de las problemáticas del láser convencional

Optimización del tiempo: En las máquinas convencionales, utilizando formatos estándar de chapa (por ejemplo 3000x1500) y espesores finos, las actuales potencias láser permiten el corte a elevadas velocidades (por encima de los 8000mm/min), esto hace que el tiempo de cambio de chapa (cambio de mesas) con respecto al tiempo de corte de un nesting completo (una chapa) sea a veces más del 30%, o lo que es lo mismo, un tercio del tiempo de ciclo total se utiliza en cambiar la chapa. Las máquinas que cortan de bobina no tienen este hándicap, dado que alimentan la zona de corte de manera continua.

Optimización del material: Al ser un formato “ilimitado”, la chatarra que puede quedar al final de los formatos precortados es aprovechada en la siguiente zona de trabajo. Dependiendo de tipologías y mezclas de piezas, este ahorro puede llegar hasta el 10% del material. Pueden cortarse piezas de “cualquier longitud”: Las máquinas de bancada fija limitan la longitud máxima de las piezas a su dimensión de bancada, en una máquina de corte de bobina, no existe esta limitación. Optimización de costes: El corte láser partiendo de bobina reduce el precio del material respecto al adquirido en formatos (blanks), si a esto le sumamos la optimización del tiempo, nos encontramos ante un sistema adecuado para volúmenes importantes de piezas repetitivas. Pero, como en todo nuevo proceso, existen cuestiones específicas que solucionar: -Evacuación de las piezas: al mover la chapa (bobina) y por tanto las piezas, cuando estas han sido cortadas, pueden provocar colisiones del material con el entorno de la máquina. -Evacuación de la chatarra generada: durante el proceso de corte, principalmente al cortar agujeros, se generan trozos de chapa que pueden, nuevamente, provocar colisiones del material con el entorno de la máquina. -Tiempo de cambio de bobina: a pesar de la mejora en los tiempos que arroja este proceso, si fuera necesario cambiar muy habitualmente el material y/o espesor de las piezas, el cambio de bobina podría generar cuellos de botella.

El corte láser partiendo de bobina reduce el precio del material respecto al adquirido en formatos (blanks)

Cada fabricante desarrolla diversas “soluciones” a estas dos primeras problemáticas: trampillas para evacuaciones, microsujecciones, destrucción del esqueleto, etc., será interesante ver que métodos se imponen en el mercado. Continuando con la tipología de máquina desarrollada para el corte de material continuo (bobina), podemos encontrar dos grupos: -Máquinas que cortan con el material parado: estas máquinas desenrollan una porción de la bobina y alimentan una zona de trabajo. Dentro de esta zona de trabajo, la máquina funciona igual que una máquina de bancada fija/cerrada normal, moviendo el puente y el cabezal en XY. Cuando se han cortado todas las piezas de la zona de trabajo (algunas piezas pueden haber sido cortadas parcialmente porque son más largas que la zona de trabajo o están entre dos zonas), la máquina vuelve a desenrollar la bobina y hace avanzar/reposicionar la chapa. - Máquinas que cortan con el material en movimiento “on the fly”: evidentemente, estas son las máquinas más productivas, pero también más complejas/caras.

Estamos ante un sistema adecuado para volúmenes importantes de piezas repetitivas

Habitualmente, dada una velocidad constante de avance de la bobina, dentro de una zona de trabajo, se mueve el puente con el cabezal de corte en XY, permitiendo cadencias de corte elevadas. Para obtener cadencias más elevadas de corte, estas máquinas se han dotado de varios cabezales de corte (2 o 3) pudiendo cortar cada cabezal simultáneamente una zona diferente de la misma pieza y obteniendo cadencias muy elevadas de corte de piezas. Estas máquinas han sido llamadas a competir con las líneas tradicionales de “blanking” de corte por prensa. De hecho, su denominación habitual es “láser blanking” y su mayor presencia se ha centrado en el mercado del automóvil, OEMs y TIER1, aunque hay que remarcar que, dada la versatilidad del láser, esta solución puede ser aplicada a cualquier sector que requiera elevadas tasas de cadencia de piezas. - Existe también un pequeño grupo de máquinas donde el cabezal de corte está fijo en un eje, se mueve únicamente de manera transversal al avance de la chapa, y la chapa/bobina se mueve hacia delante y hacia atrás, estas máquinas son, evidentemente, más económicas, pero no han tenido un gran impacto en el mercado. Lantek ofrece programación obteniendo el máximo partido de las capacidades de la máquina. Una vez más, el software juega un papel esencial dado que no solo controla, si no que dota de la inteligencia suficiente al proceso para conectar los diferentes agentes que entran en juego en la línea.

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Conectividad con la máquina

José Antonio Lorenzo, Ingeniero de Software

Uno de los principales habilitadores de la Industria 4.0 es la capacidad para conectarse con las máquinas en la planta y extraer información de ellas, sobre su estado, sus parámetros, el trabajo que están realizando y un largo etcétera. La conectividad con las máquinas es vital para realizar la visión de la industria 4.0 porque es el primer eslabón del ciclo de procesamiento de datos. Teniendo datos podemos procesarlos para obtener información, y basándonos en esa información podemos comprender mejor lo que sucede en la planta. Esto nos lleva a tomar acciones orientadas a la mejora de la productividad, lo que finalmente puede requerir extraer nuevos datos y/o métricas de nuestras máquinas, cerrando así el ciclo. Desde un punto de vista técnico es este primer eslabón el más difícil. Una vez se tienen los datos, completar el resto del ciclo es un problema que se reduce a contar con el software y el expertise adecuados. Sin embargo, el primer paso es usualmente el más complicado. ¿Por qué? El ecosistema de la máquina herramienta es extremadamente complejo, con cientos de fabricantes, máquinas muy especializadas y con multitud de características. Los fabricantes están centrados en que sus máquinas sean más rápidas y precisas, y tradicionalmente han relegado las funcionalidades relacionadas con la conectividad a un segundo plano. Afortunadamente esto está cambiando. Cada vez son más las máquinas que incorporan algún tipo de conectividad estándar, como el bien conocido OPC-UA. Este año, a pesar de todas las dificultades relacionadas con la pandemia, verá la liberación el estándar UMATI, que será un gran avance en lo que a conectividad con máquina respecta. UMATI proporciona un vocabulario estándar para la comunicación con máquina herramienta a través de OPC-UA y será, sin duda, uno de los estándares que las futuras máquinas incorporarán como opción.

La conectividad de las máquinas es esencial para hacer realidad la visión de la Industria 4.0

Mientras tanto, la necesidad de conectividad es una realidad ahora mismo, y el parque de máquinas existentes todavía no incorpora mecanismos de conectividad tan avanzados. Es necesario por tanto conectar todas esas máquinas para poder seguir sacando provecho a las inversiones que se hicieron en ellas en su día sin perder el tren de la Industria 4.0 y el aumento de la productividad que promete. Sin perder de vista la evolución del estándar UMATI, Lantek ya está trabajando en ofrecer a sus clientes soluciones de conectividad perfectamente integradas con el software que ya produce. Lantek, como facilitador de la implantación de la Industria 4.0 en el sector del corte de chapa, proporciona las herramientas para hacer mucho más sencillo a nuestros clientes alcanzar ese primer eslabón del que hablábamos al principio: la conectividad con la máquina.