Hace cinco años, cuando Bend-Tech, una compañía de Wisconsin que se especializa en máquinas de cortado de tubos y conductos CNC, sistemas de plegado de tubos y conductos, notó un pico en las llamadas de servicio, buscó rápidamente el origen del problema. Resulta que la creciente popularidad de los todoterreno y otros automóviles deportivos de exterior habían impulsado tanto la demanda de fabricación de tubos y conductos metálicos que los clientes estaban impulsado la primera entrada al mercado de Bend-Tech para que alcance volúmenes de producción mucho más altos que lo que ninguno de ellos había alguna vez anticipado. El equipo regresó al tablero de diseño y, con la ayuda de la tecnología de movimiento lineal híbrido de Thomson Industries, se concentraron en una solución ganadora.
“Nuestros sistemas les permiten a los fabricantes de metal cortar tubos y conductos con gran velocidad y precisión”, dijo TJ Merry, gerente de producción de Bend-Tech. “Esto mejora la capacidad de producción y, a la larga, sus resultados, ya que brinda servicios que normalmente son externos”.
Un mayor interés por vehículos personalizados para automovilismo que resultó en una demanda estable de tubos y conductos fabricados. (La imagen es cortesía de Busted Knuckle Off Road)
La mayor parte del negocio de Bend-Tech se da en dos mercados que han experimentado un gran crecimiento. Muchos de sus clientes son fabricantes que crean pasamanos personalizados para edificios industriales y públicos, y están impulsados por la construcción y una mayor atención de la seguridad pública. Sin embargo, su gran oportunidad de crecimiento se da en los negocios que modifican vehículos, como vehículos rock crawlers, para carreras y Jeeps para automovilismo todoterreno.
Luego de que su entrada inicial al mercado mostrara que no estaba listo para la demanda de producción a gran volumen, construyeron el sistema de cortado, marcado y grabado más grande, el Dragon A400, que podía con prácticamente todo lo que se colocaba en él, pero presentaba otro desafío: si bien los grandes clientes lo recibieron bien, para algunos fue difícil justificar los costos de un precio que era aproximadamente el triple que el de un Dragon A250. “Necesitábamos algo intermedio”, dijo Merry. “Sabíamos el punto de precio que necesitábamos y, básicamente, necesitábamos reducir a la mitad el costo de fabricación de la máquina sin comprometer la calidad de producción”.
Resolver dónde recortar
Las máquinas Dragon de Bend-Tech tienen tres componentes principales: un marco estructural, un cabezal de cortado y marcado, y un sistema de actuación guiado por software que controla el movimiento de la herramienta. Luego de decidir eliminar algunas funciones de los sistemas nuevos que estaban desarrollando, la atención para reducir los costos giró en torno a los sistemas de movimiento lineal.
Bend-Tech confía en los conjuntos de actuadores lineales de Thomson para lograr un control de movimiento consistente y preciso en sus sistemas de cortado de plasma, marcado y grabado.
“Thomson realizó los sistemas lineales que proporcionaban el control de movimiento en nuestro A400; por ello, recurrimos a ellos para que nos den ideas de cómo podíamos hacer un sistema con nivel de producción a un menor precio”, dijo Merry. “Probamos con otros proveedores de tecnología lineal, pero, como ya había pasado antes, Thomson vino a nosotros con la solución ideal”.
La solución de Thomson integraba una versión más pequeña y simple del sistema que había diseñado para el sistema de actuadores del A400, pero con un mecanismo de transmisión totalmente diferente. Cada A400 usa dos correderas lineales serie 2DB de Thomson atornilladas en forma de cruz para controlar ejes A y Z. Uno posiciona el cabezal en el plano horizontal, mientras que el otro mueve las herramientas de cortado, marcado y grabado hacia arriba y hacia abajo en un eje vertical. Para mover cada eje, hay un husillo de bolas de 2 pies impulsado por un motor paso a paso. La longitud del husillo requiere rodamientos de apoyo en ambos extremos y un acoplamiento especial al motor paso a paso.
Con la experiencia en ingeniería creativa y para reducir costos de Thomson, Bend-Tech pudo desarrollar el Dragon A250 para responder a las crecientes demandas del mercado.
Para el nuevo Dragon A250, Thomson comenzó con un eje más corto, una husillo de rosca de 11 pulgadas con una transmisión de 6 pulgadas, que eliminó la necesidad de apoyo en ambos extremos. Esto hizo que pudieran indicar un husillo de rosca motorizado (MLS) que no necesita apoyo en ambos extremos, porque los rodamientos dentro del motor soportan la carga. Y, dado que el husillo de rosca y el rotor del MLS se combinan, ya no hay necesidad de un acoplamiento externo del husillo y el rotor.
“La forma en que Thomson diseñó los componentes en este caso es realmente sofisticada”, dijo Merry. “Dejaron la menor cantidad de componentes para disminuir el costo. Utilizar un motor con husillo de rosca integrado en lugar de husillo de bolas reduce el costo de tener que acoplar los husillos al motor y todo el hardware de apoyo que esto implica”.
El conjunto de control de movimiento de menor costo que personalizó Thomson para Bend-Tech integró un husillo de rosca motorizado con transmisión de motor paso a paso a lo que, anteriormente, era una corredera lineal con transmisión con husillo de bolas. Las correderas de Thomson se atornillan en forma de cruz para mover la antorcha de corte de plasma y las herramientas de marcado anexadas a la otra parte de la placa roja a la derecha.
El nuevo conjunto de control de movimiento es más pequeño que el sistema utilizado en el A400, pero luce muy similar: con rieles redondos, rodamientos, bloques y un carro. Merry dijo que el hecho de que el nuevo sistema se viera exactamente como una versión más pequeña del sistema anterior también fue un punto de venta para él, ya que esto ofrecía continuidad.
Reducir el costo de la repetibilidad
Durante su operación, el sistema de actuación se conecta con una computadora con sistema operativo Windows que tiene el software CAD/CAN que almacena parámetros de diseño, como longitudes, ángulos de flexión, rotaciones y características de los materiales para cada cliente. El sistema de control de movimiento recibe esa información y sigue con la secuencia programada, lo cual permite que la herramienta cambie automáticamente la tarea de cortar plasma o marcar una parte. Tanto para el A400 como para el A250, todos los cortes y marcados deben estar dentro de una tolerancia de +/- 0.010”.
El software CAD/CAM del Dragon A250 está programado con parámetros de diseño, que guían el conjunto de movimiento lineal de Thomson, controla el movimiento del sistema y logra una alta repetibilidad.
Para aplicar esta alta precisión, hay sensores de posicionamiento que establecen un punto cero y graban cualquier variación en relación con él. En el A400, los sensores alcanzan al lateral del conjunto del actuador. Todo el cableado está dentro de una estructura de aluminio extruido con forma de manija que va de un extremo del conjunto al otro. En el diseño A250, Thomson condensó todos los interruptores de limitaciones en la electrónica del sistema, hizo un bolsillo en el bloque del extremo y roscó un orificio en el cual se podría enroscar el husillo. Responder a las demandas de precisión de esta forma sin controles externos redujo el costo del sistema aun más.
Los sensores le brindan al A250 una gran repetibilidad, precisión y confiabilidad; además, reduce el costo del sistema, ya que elimina la necesidad de contar con un sensor de control por fuera del conjunto del actuador.
Por si fuera poco, una tuerca ACME roscada precargada contribuye a lo que Merry llamó confiabilidad "exacta". La alineación de fábrica del husillo de bolas y la tuerca de polímero compuesto resultó en mucho menos juego que el conjunto de husillo de bolas original, que usaba una tuerca moldeada estándar.
La decisión de triunfar
El día que Bend-Tech anunció que el Dragon A250 estaba disponible, se vendieron cuatro sistemas, y la demanda se mantuvo estable desde entonces. Algunos clientes del mercado intermedio que habían estado usando métodos manuales anticipan un aumento de productividad superior al 500 %. Con un interés por las actividades al aire libre acelerado por las cuarentenas relacionadas con la pandemia y con expectativas por un crecimiento en la construcción a raíz de la recuperación económica, Bend-Tech está bien posicionado para sostener el éxito.