Imágenes: MC Equipment Techniques Inc.
Durante la década pasada, ha proliferado la inversión en automatización del corte láser, y por una buena razón: los trabajadores no pueden seguir el ritmo. Las máquinas se han vuelto tan rápidas que el desanidado, no el corte en sí, se ha vuelto una limitación. Esto ha impulsado algunos desarrollos espectaculares en automatización del corte en años recientes, desde sistemas básicos de carga/descarga hasta sistemas avanzados de almacenamiento y recuperación, y hasta celdas automatizadas que usan vehículos guiados automatizados (AGV, por sus siglas en inglés) para enlazar el corte y el doblado.
Si usted no ha automatizado su operación de corte láser, ¿dónde debe empezar? Y si su travesía por la automatización está estancada, ¿cómo puede hacer que arranque de nuevo? Para responder ambas preguntas, The Fabricator habló con Nick Plourde. El especialista en proyectos de MC Equipment Techniques con sede en Elk Grove Village, Illinois—quien, casualmente, comenzó en esta industria como operador de láser—explicó cuatro elementos básicos que deben ayudar a guiar a su private en la dirección correcta.
1. Conozca las alternativas de automatización
Para saber lo que es posible, primero necesita conocer los tipos de automatización de corte disponibles. Aquí, el mapeo de procesos brinda un punto de partida.
“Como un primer paso, vemos todo y revisamos las mejores prácticas existentes”, dijo Plourde. “Nos enfocamos en mejora de procesos, vemos el arreglo existente, incluido de donde viene el materials y a donde va. Estamos buscando optimizar el flujo”.
A partir de ahí, think about cómo podría evolucionar su mezcla de clientes, hipotéticamente, y mix ese concepto con la infinidad de opciones de automatización en el mercado.
Para ilustrar, Plourde describió un fabricante por contrato hipotético, con muchos años en su travesía hacia la automatización del corte. Esta operación hipotética tiene una planta dedicada a un puñado de clientes que demandan alta cantidad de productos similares. Cada familia de productos tiene un flujo de valor altamente definido comparable al de un fabricante de equipo authentic (OEM, por sus siglas en inglés). Aquí, la automatización desde el corte hasta el doblez alimenta partes formadas y cortadas a las celdas de soldadura, pintura y ensamble corriente abajo.
La automatización desde el corte hasta el doblez incluye vehículos AGV de entrega de materials que enlazan ambos procesos (vea la Figura 1). Esto se distingue de arreglos en los cuales los vehículos AGV entregan materials cortado a ubicaciones de piezas en proceso en diferentes áreas de la planta. La tecnología, dijo Plourde, efectivamente hace del corte y del doblado un “solo proceso”, con el tiempo de ciclo whole medido desde el primer corte hasta el doblez last.
Agregó que la automatización desde el corte hasta el doblez puede ser altamente configurada para adaptarse a los requerimientos de la aplicación de un fabricante. Sin embargo, un arreglo potencial podría empezar con un sistema de corte láser con un sistema automatizado de clasificación de partes que apila piezas en una tarima. Esas tarimas descansan sobre dos soportes que dan espacio para que un vehículo AGV se mueva debajo. El vehículo AGV levanta la tarima, luego la mueve a una celda de doblado robótico con una estación de acoplamiento AGV. Etiquetas de comunicación por radiofrecuencia (RFID, por sus siglas en inglés) se comunican con el robotic de manejo de materials para que vaya donde se encuentran esas pilas de piezas. A partir de ahí, el robotic agarra la primera pieza según el programa, la mueve a una mesa de escuadra, luego comienza la secuencia de doblez (vea la Figura 2).
“El elemento crítico es el software program que se comunica con todas las máquinas”, dijo Plourde, y explicó que el software program asegura que cada elemento de la automatización tenga la información que necesita en un momento dado. “Necesitamos transparencia, y necesitamos registrar todo. ¿Cómo está orientando las piezas el clasificador de piezas mientras las apila en la tarima? ¿Cuántas piezas hay en la tarima que el vehículo AGV está llevando a la prensa dobladora? Todos estos factores y más son rastreados por software program”.
Un sistema así ayuda a optimizar el flujo para una familia de productos definida, pero ¿qué pasa con la “larga cola” de trabajos en cantidad media y baja dentro de la mezcla de productos del fabricante por contrato? Aquí, nuestra operación hipotética dedica una planta completamente diferente, con un departamento de corte dividido en gran medida, por tipo de materials y cantidad de trabajos.
FIGURA 1. A la izquierda, un vehículo AGV presenta piezas provenientes de un láser a un robotic que lleva las piezas a la prensa dobladora. A la derecha, se demuestran las capacidades del AGV en una celda de corte y doblado, en la FABTECH 2025.
En un área, el fabricante tiene máquinas con sistemas de carga/descarga adecuados para producciones largas de materiales específicos que podrían ocurrir de noche. Otra área podría tener torres con cartuchos que pueden almacenar materia prima y nidos previamente cortados. Ésta maneja una porción de la mezcla de productos que requiere una variedad de grados y espesores diferentes. Algunas configuraciones tienen una sola torre alimentando a un láser, mientras que otras tienen torres alimentando varios láseres. Otras máquinas automatizadas ofrecen fácil acceso al espacio de trabajo, de forma que trabajos específicos (como aquéllos que usan remanentes de chapa) puedan hacerse manualmente según sea necesario.
A lo largo de una pared en un área separada, se encuentra un sistema automático grande de almacenamiento y recuperación que alimenta a varios láseres y almacena piezas cortadas para su desanidado posterior. Esto funciona bien para productos en alta cantidad que sirven a diferentes clientes, y que requieren una variedad de ruteos de trabajo corriente abajo.
2. Considere su estrategia de anidado, sujeción con pestañas y desanidado
Como lo describió Plourde, todos estos tipos de automatización de corte láser comparten unos cuantos atributos, incluidas características que ayudan hacer el proceso a prueba de errores. Los levantadores de ventosa tienen mecanismos para evitar el levantamiento de hoja doble, y sensores de contacto verifican el espesor de hoja (vea la Figura 3). Algunos tienen escobillas que barren las listonas para eliminar desechos y residuos del trabajo previo.
Las listonas soportan estas hojas durante el corte, y la forma en que las piezas se acomoden sobre esas listonas afecta su estabilidad. Una pieza larga y angosta podría acomodarse de manera estable, si se coloca transversalmente sobre las listonas, sin embargo al colocarse paralela a esas mismas, la pieza podría levantarse y causar una colisión potencial de la cabeza—y por ende, requiere una micropestaña. Las pestañas tienen que colocarse estratégicamente para que se rompan fácilmente sin afectar una operación corriente abajo.
Por ejemplo, ¿qué pasa si los sobrantes de una pestaña tocan un dedo de tope trasero en una prensa dobladora y causan problemas de referenciado? Aquí, podría optarse por un método de micropestañas donde la pestaña se queda en el esqueleto”, dijo Plourde. Esta estrategia elimina la necesidad de quitar esa micropestaña en un proceso secundario. La estrategia de colocación de pestañas sí deja una muesca diminuta en el borde de la parte, por lo que no funciona para todas las piezas, pero ciertamente puede funcionar para evitar problemas de referenciado en la prensa dobladora.
De vuelta al departamento de corte, los sistemas láser automatizados usan horquillas que se mueven entre las listonas y debajo de una hoja cortada. El truco es ser capaz de evitar la colocación de pestañas donde sea posible mientras que se siguen usando pestañas donde se necesiten para mantener el proceso estable, ciclo tras ciclo, mientras que las horquillas levantan materials cortado de la tarima hacia una ubicación de descarga.
Como lo explicó Plourde, las características del software program y del equipo moderno han ayudado a optimizar el proceso. “Actualmente, el software program ofrece trayectorias de herramienta optimizadas para asegurar un proceso de corte estable”, dijo, definiendo como un “nido estable” un nido que hace uso mínimo de pestañas para un desanidado fácil, al mismo tiempo que permanece asegurado mientras las horquillas mueven el materials a la estación de descarga.
Tener un nido libre de pestañas abre la puerta para el siguiente nivel de automatización del corte láser: clasificación automatizada de piezas (vea la Figura 4). Una vez que el láser acaba su ciclo de corte, una tarima se mueve hacia una estación de descarga, donde sujetadores de clasificación de partes levantan y apilan piezas. Adaptándose a diferentes trabajos, ciertos sistemas pueden cambiar sujetadores, moviéndose entre ventosas, imanes, herramientas de levantamiento especializadas para piezas con muchos agujeros, y hasta herramientas de levantamiento para formas cortadas con centros de masa muy asimétricos. Después de esto, las horquillas se deslizan para levantar y eliminar el esqueleto.
Dicha tecnología requiere anchos de corte que permitan a los sujetadores retirar las piezas de manera limpia y confiable. Actualmente, diferentes fabricantes de máquinas láser enfrentan el problema de anchos de corte de diferentes maneras, pero sin importar el método, la meta es la misma: asegurar un corte impecable y suficientemente amplio para un desanidado fácil y una extracción automatizada y estable de las piezas.
Ciertas geometrías de piezas podrían beneficiarse de agregar áreas de alivio en el programa de corte para darles a los sujetadores el espacio que necesitan para levantar las partes sin adhesiones ni interrupciones. Cuando es necesario, el programa podría recurrir a las secuencias de destrucción de esqueleto, especialmente para características de parte intrincadas que de otro modo no podrían ser levantadas de manera confiable.
FIGURA 2. Como se demostró en la FABTECH 2025, los vehículos AGV se mueven a lo largo de una pista magnética para alimentar piezas a una prensa dobladora robótica.
Después del corte y el levantamiento automatizado de piezas, tanto el esqueleto como los desechos remanentes (recortes de piezas) deben permanecer de manera firme sobre la mesa de listonas para que las horquillas puedan moverse, levantar y quitar los desechos sin problema (vea la Figura 5).
3. Empodere al private con tecnología
Actualmente, hay software program y maquinaria avanzada se encargan en gran parte de los detalles involucrados en el corte láser, desde el anidado y la creación de trayectorias de herramienta hasta el centrado del rayo, así como la optimización del acomodo de un nido para automatización. Como lo explicó Plourde, ha habido importantes avances incluso en los años recientes. “Las cosas han cambiado mucho desde que yo period operador de corte láser”, dijo. “Es una locura cuando lo pienso. La tecnología sigue avanzando”.
Cuando Plourde trabajó en un taller, hacía disparos en cinta adhesiva para asegurar que la boquilla estuviera centrada dentro del orificio de la boquilla, el cual inspeccionaba para asegurarse de que no estuviera dañado y estuviera libre de residuos y salpicadura. Toda acumulación puede alterar el flujo de gasoline auxiliar alrededor del rayo láser y, por ende, puede cambiar drásticamente las características de corte del láser.
Agregó que la tecnología moderna ahora puede ayudar hasta a quienes tienen poca experiencia en corte láser, a comprender cómo es un proceso de corte láser eficiente y confiable. Cuando un taller compra su primer sistema, los operadores pronto adquieren una noción de lo que se necesita para mantener un proceso de corte automatizado productivo y confiable. Ven cómo se mueve el materials por todo el sistema, y trabajan con software program intuitivo para asegurar que la automatización pueda operar sin presencia alguna. “En poco tiempo, pueden ver un nido y saber lo que necesita para operar sin atención”, dijo Plourde.
4. Fomente la conversación productiva
“La tecnología ha progresado significativamente”, dijo Plourde, “pero, por supuesto, el mundo actual no es perfecto”. Aquí, dijo, es donde el elemento básico last—la comunicación—entra en escena.
Plourde recordó que durante la época que trabajó en un taller de fabricación, el hacer que los operadores hablaran con los programadores se tradujo en procedimientos de taller. Como ejemplo, los operadores láser que llegaban al segundo turno tenían reuniones rápidas de pie con los operadores del primer turno acerca del trabajo de la tarde. ¿Todo se ve estable? ¿Las estrategias de colocación de micropestañas consideran los efectos de distorsión y las necesidades de las operaciones corriente abajo?
Software program inteligente y controles intuitivos han hecho que el corte láser sea más fácil de aprender y optimizar, especialmente en cuanto a detalles de la colocación de pestañas y de la trayectoria de herramientas. Aun así, persiste la necesidad de una comunicación efectiva.
Al describir cómo pueden empezar los fabricantes su travesía hacia la automatización láser, Plourde regresó a la importancia de la mejora continua, incluido el flujo eficiente de información. “¿Cómo se comunican los programadores y los operadores, y cómo están enviando trabajo al láser? ¿Los operadores del primer turno están hablando con los operadores del segundo turno? ¿Se aseguran de que todo esté en buen funcionamiento? ¿Hay buenas prácticas establecidas en la colocación de pestañas? ¿Y cómo se manejan los sobrantes?”
Dicha comunicación, dijo, establece el trabajo preliminar para una automatización confiable del corte que pueda crecer con la cambiante mezcla de productos de un fabricante. Hablando con otras personas arriba y abajo del flujo de valor, los operadores se dan cuenta de las implicaciones de las micropestañas y de la calidad de los bordes, y del valor de eliminar procesos secundarios como el desbarbado. Y se dan cuenta de que el corte láser realmente no está “completo” hasta que está apilado y listo para la siguiente operación principal corriente abajo.
Liberar la limitación del corte láser es cuestión de mantener el materials en movimiento mientras se hace el mejor uso de private experimentado y no se tiene una multitud de trabajadores manuales cargando materials y desanidando partes. En la ilustración de este concepto, Plourde de nuevo rememoró su época como operador láser, hablando con programadores, planificadores y otros operadores de turno. Su meta period mantener la máquina operando y el materials fluyendo.
FIGURA 3. En esta configuración automatizada, sensores de contacto verifican el espesor de la chapa, asegurando que el materials correcto sea alimentado a la mesa de corte láser.
“Algunas veces desanidaba directo en la mesa transportadora, si podía terminar antes de que la máquina parara de cortar el siguiente trabajo. Otras veces, usaba una grúa para quitar el nido cortado. Se trataba de mantener la máquina operando”.
Agregó que la necesidad de mantener los láseres operando no ha cambiado, y esto es así sobre todo para los operadores de láser que manejan automatización. Sólo que ahora, la automatización maneja el levantamiento pesado—literalmente. “La automatización actualmente mantiene al láser operando y las piezas fluyendo”, dijo. “Con eso, usted está listo para crecer”.
