El control del proceso de fabricación facilita la reducción de costes y el aumento de la precisión y vida útil de la herramienta.
Los científicos están desarrollando un monitoreo de temperatura y tecnología de control para complementar los controles de fuerza, vibración y ruido.
El proyecto financiado por la UE
"Autoaprendizaje de control de temperatura de la herramienta en los procesos
de corte" (ConTemp) se puso en marcha para llenar este vacío en el control
de procesos mediante el desarrollo de un auto-aprendizaje de monitoreo de
temperatura del sistema combinado con la auto-refrigeración de la herramienta.
El sistema ConTemp reaccionará
a la variación de las condiciones del proceso y mantendrá un gradiente de
temperatura constante desde la punta de la herramienta a los canales de
enfriamiento en la herramienta de corte. El circuito de refrigeración cerrado
evitará tanto la contaminación del líquido refrigerante como la liberación de
líquido refrigerante al medio ambiente.
Desde
que iniciaran su andadura, los investigadores del proyecto ConTemp han dedicado
esfuerzos al desarrollo de procesos de control adaptativos y dotados de
aprendizaje automático encaminados a la estabilización de las condiciones de
mecanizado.
“Las cada vez más complejas tareas de producción, en concreto la
fabricación de materiales modernos de alto rendimiento, precisan nuevos
sistemas de herramientas que cuenten con sistemas de control adaptativo
orientado a procesos. Para lograrlo el proyecto ConTemp proporciona a la
industria de fabricación europea una tecnología que cuenta con un sistema de
herramienta refrigerado mediante un sistema interno cerrado”, comentó Timo
Reinicke, científico ingeniero del Instituto de Herramientas de Mecanizado y
Gestión de Fábrica de la Universidad Técnica de Berlín, la institución
coordinadora de este proyecto en el que participan diez socios.
En la actualidad se crea sin cesar gran cantidad de materiales nuevos, como
por ejemplo compuestos y aleaciones de alta temperatura, que presentan mayores
complicaciones para los procesos de mecanizado que sus predecesores, obligando
a la industria dedicada a la tecnología de corte a ejercer cada vez mayor
presión térmica en unas herramientas que ya cuentan con una elevada dureza.
Si esto se une a la necesidad de reducir costes y plazos de producción sin
reducir la calidad, la industria se ve obligada a desarrollar nuevos conceptos
innovadores de mecanizado que superen los métodos actuales. Los sistemas
modernos de monitorización de procesos analizan fuerzas, vibraciones y
emisiones acústicas como señales de entrada, pero no así la temperatura de las
herramientas. El equipo de Berlín y sus socios en el consorcio realizan
progresos en el estudio de la temperatura de la herramienta, pues esta variable
influye de manera importante en la calidad de la pieza fabricada, el desgaste
de la herramienta y por tanto en la productividad de los procesos. Una
temperatura controlada y estabilizada permite que una herramienta dure más y
aumente la precisión de los objetos fabricados.
Los métodos de refrigeración convencionales son negativos para el medio
ambiente y carecen de sostenibilidad. Además de mejorar la precisión de las
piezas y aumentar la productividad, el control de procesos adaptativo y dotado
de aprendizaje automático permitirá mecanizar una mayor gama de materiales a
menor precio y generará menos desgaste en las herramientas.
El desarrollo de una nueva generación de herramientas de corte inteligentes,
de alto rendimiento y respetuosas con el medio ambiente permitirá reducir el
tiempo y los costes de los procesos de fabricación al acortar los tiempos de
mecanizado. El equipo de investigadores europeos confía en mejorar estos
parámetros más allá de lo posible en la actualidad y lograr avances con
respecto a los procesos clásicos de mecanizado en seco.
El consorcio también está sustituyendo los procesos de lubricación
tradicionales por un sistema de mecanizado en seco.
Mediante la
aplicación ConTemp se evita utilizar lubricante de refrigeración al sustituirse
por un sistema de refrigeración interno. Mediante este método de mecanizado se
reducen de forma drástica los elevados costes de generación y desecho de
lubricante de refrigeración y, al mismo tiempo, se reduce al mínimo la presión
ejercida sobre el medio ambiente, un paso determinante hacia la sostenibilidad
de la fabricación.
Este avance podría reducir los costes de producción en un 20 % y una
refrigeración efectiva podría mantener la herramienta en un rango de
temperaturas de seguridad que permitiese la aplicación de recubrimientos de
diamante al mecanizado de materiales ferrosos (con gran cantidad de hierro). En
la actualidad, la aplicación de herramientas de diamante al mecanizado de materiales
ferrosos está limitada a insertos de diamante policristalino en operaciones de
acabado. Además, en los procesos convencionales que cuentan con lubricante de
refrigeración la diferencia de temperatura entre las rebabas aún calientes y el
lubricante provoca desgaste en la punta de corte de la herramienta en forma de
microgrietas. El sistema de refrigeración interna evita este choque térmico y
aumenta la vida útil de la herramienta y la precisión del producto.
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