La unidad de doblado de tubos totalmente automática combina los procesos previos y posteriores, lo que permite un procesamiento rápido y sin errores, repetibilidad y seguridad. Si bien esta integración podría beneficiar a cualquier fabricante, resulta especialmente atractiva para aquellos que se encuentran en el incipiente pero competitivo campo de la producción de vehículos eléctricos.
Los vehículos eléctricos (VE) no son nada nuevo. A principios del siglo XX, con la aparición de los vehículos eléctricos, de vapor y de gasolina, la tecnología de los vehículos eléctricos era más que un nicho de mercado. Si bien los motores de gasolina ganaron esta batalla, la tecnología de baterías ha regresado para quedarse. Con muchas ciudades de todo el mundo anunciando futuras prohibiciones de vehículos que funcionan con combustibles fósiles y muchos países anunciando su intención de prohibir la venta de dichos vehículos, los sistemas de propulsión alternativos dominarán la industria automotriz. Es solo cuestión de tiempo.
Las cifras de ventas muestran que los vehículos basados ​​en combustibles alternativos han estado ganando terreno durante años. Según la Agencia de Protección Ambiental, el mercado estadounidense de vehículos eléctricos, vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), vehículos de pila de combustible e híbridos distintos de los PHEV representó el 7% del total en 2020. Este mercado apenas existía hace 20 años. Las cifras de la Autoridad Federal Alemana de Transporte Motorizado hablan por sí solas: la proporción de vehículos con sistemas de propulsión alternativos de todos los vehículos recién matriculados en Alemania entre enero de 2021 y noviembre de 2021 es cercana al 35%. Durante este período, la proporción de BEV recién matriculados fue de alrededor del 11%. Desde la perspectiva de los turismos, el crecimiento de los nuevos vehículos eléctricos en Alemania es particularmente pronunciado. En este segmento, la proporción de EV de todos los turismos recién matriculados para todo el año 2020 fue del 6,7%. De enero a noviembre de 2021, esta proporción ha aumentado drásticamente a más del 25%.
Este cambio trae consigo transformaciones drásticas para los fabricantes de automóviles y toda su cadena de suministro. La construcción ligera es un tema clave: cuanto más ligero es el vehículo, menos energía se requiere. Esto también aumenta la autonomía, lo cual es crucial para los vehículos eléctricos. Esta tendencia también ha conllevado cambios en los requisitos de curvado de tuberías, con una creciente demanda de componentes compactos y de alto rendimiento, especialmente tuberías de paredes delgadas hechas de materiales de alta resistencia. Sin embargo, los materiales ligeros como el aluminio y los plásticos reforzados con fibra de carbono suelen ser más caros y más difíciles de procesar que el acero tradicional. Relacionado con esta tendencia está el aumento drástico en el uso de formas distintas a las redondas. Las estructuras ligeras requieren cada vez más formas complejas y asimétricas con diferentes secciones transversales.
Una práctica común en la fabricación de automóviles es doblar tubos redondos y convertirlos mediante hidroconformado para darles su forma final. Esto funciona con aleaciones de acero, pero puede ser problemático con otros materiales. Por ejemplo, el plástico reforzado con fibra de carbono no se puede doblar cuando está frío. Para complicar aún más las cosas, el aluminio tiende a endurecerse con el tiempo. Esto significa que los tubos o perfiles de aluminio son difíciles o imposibles de doblar solo unos meses después de su fabricación. Además, si la sección transversal deseada no es circular, es mucho más difícil cumplir con las tolerancias predefinidas, especialmente cuando se utiliza aluminio. Finalmente, reemplazar los cables de cobre tradicionales con perfiles y varillas de aluminio para transportar corriente es una tendencia creciente y un nuevo desafío de doblado, ya que las piezas tienen un aislamiento que no se dañará durante el proceso.
La transición a los vehículos eléctricos está provocando cambios en el diseño de las dobladoras de tubos. Las dobladoras de tubos estándar tradicionales con parámetros de rendimiento predefinidos están dando paso a máquinas específicas para cada producto que se pueden adaptar a las necesidades de los fabricantes. El rendimiento del doblado, las medidas geométricas (como el radio de curvatura y la longitud del tubo), el espacio para las herramientas y el software se ajustan para que se adapten mejor a los requisitos específicos del proceso y del producto del fabricante.
Este cambio ya está en marcha y se intensificará. Para que estos proyectos se concreten, el proveedor del sistema necesita la experiencia necesaria en tecnología de doblado, así como el conocimiento y la experiencia necesarios en diseño de herramientas y procesos, que deben integrarse desde el inicio de la fase de diseño de la máquina. Por ejemplo, se requieren formas de herramientas complejas para producir perfiles de aluminio con diversas secciones transversales. Por lo tanto, el desarrollo y el diseño optimizado de dichas herramientas se vuelven cada vez más importantes. Además, el doblado de CFRP requiere un mecanismo que aplique una pequeña cantidad de calor.
Las crecientes presiones sobre los costos que afectan a la industria automotriz también se hacen sentir en toda la cadena de suministro. Los ciclos de producción cortos y la precisión extrema son ahora más importantes que nunca. Las empresas que buscan mantenerse competitivas necesitan utilizar sus recursos de manera eficiente. Esto incluye no solo el tiempo y los recursos materiales, sino también los recursos humanos, especialmente los empleados clave en la fabricación. En este ámbito, los procesos fáciles de usar y confiables son un factor clave para mejorar la rentabilidad.
Los fabricantes de tubos y los fabricantes de equipos originales (OEM) que realizan la fabricación de tubos internamente pueden responder a la presión constante de los costos y otras presiones buscando máquinas de alto rendimiento que satisfagan con precisión sus necesidades. Las prensas plegadoras modernas deben utilizar una estrategia tecnológica de varias etapas que incluya características como herramientas de doblado de radio múltiple personalizables que facilitan doblados fáciles y precisos con tubos muy cortos entre doblados. Este avance en la tecnología de doblado destaca en la fabricación de componentes tubulares con múltiples radios, en la fabricación de sistemas de doblado dentro de doblado o en la fabricación de otros sistemas de tubos complejos. Las máquinas para manejar doblados complejos pueden reducir los tiempos de ciclo; para los fabricantes de alto volumen, incluso unos pocos segundos ahorrados por componente pueden tener un gran impacto positivo en la eficiencia de la producción.
Otro componente clave es la interacción entre el operador y la máquina. La tecnología debe brindar el máximo apoyo a los usuarios. Por ejemplo, la integración de la retracción de la matriz de doblado (una situación en la que la matriz de doblado y el brazo oscilante funcionan por separado) permite que la máquina ajuste y posicione diversas geometrías de tubo durante el proceso de doblado. Otro concepto de programación y control comienza a preparar el eje para el siguiente doblado, mientras el doblado actual aún está en curso. Si bien esto requiere un controlador que supervise de forma continua y automática la interacción de los ejes para coordinar sus movimientos, el esfuerzo de programación genera enormes beneficios, reduciendo los tiempos de ciclo entre un 20 y un 40 por ciento, dependiendo de los componentes y la geometría de tubo deseada.
Dado el auge de los sistemas de propulsión alternativos, la automatización es más importante que nunca. Los fabricantes de dobladoras de tubos deben centrarse en una automatización integral y en la capacidad de integrar flujos de trabajo que vayan más allá del doblado. Esto se aplica no solo a las curvaturas de tuberías en la producción en serie a gran escala, sino también, cada vez más, a la producción en series muy pequeñas.
Las prensas plegadoras modernas para fabricantes de gran volumen, como la CNC 80 E TB MR de Schwarze-Robitec, son ideales para las necesidades de los fabricantes de la cadena de suministro de la industria automotriz. Atributos como los tiempos de ciclo cortos y la alta eficiencia de los recursos son fundamentales, y muchos fabricantes confían en opciones como la inspección de soldadura, el corte incorporado y las interfaces robóticas.
En el procesamiento de tubos totalmente automático, las distintas etapas del proceso deben ser fiables, estar libres de errores, ser repetibles y rápidas para garantizar una calidad constante en los resultados del doblado. Los pasos de procesamiento previos y posteriores deben integrarse en dicha unidad de doblado, incluyendo la limpieza, el doblado, el ensamblaje, el conformado de extremos y la medición.
También deben integrarse equipos de manipulación como robots y componentes adicionales como manipuladores de tuberías. La tarea principal consiste en determinar qué procesos son los más adecuados para la aplicación correspondiente. Por ejemplo, según los requisitos del fabricante, un sistema de carga por cinta, un sistema de carga por cadena, un transportador elevador o un transportador de material a granel puede ser el sistema adecuado para un alimentador tubular. Algunos fabricantes de prensas plegadoras facilitan al máximo la integración ofreciendo sistemas de control propios que funcionan conjuntamente con el sistema de planificación de recursos empresariales del fabricante de equipos originales (OEM).
Aunque cada paso adicional alarga la cadena de procesos, el usuario no experimenta ningún retraso, ya que el tiempo de ciclo generalmente se mantiene igual. La principal diferencia en la complejidad de este sistema de automatización radica en los estrictos requisitos de control necesarios para integrar la unidad de doblado en la cadena de producción y la red de la empresa existentes. Por este motivo, las dobladoras de tubos deben estar preparadas para la Industria 4.0.
En general, la integración es lo más importante. Es fundamental que los fabricantes de equipos originales (OEM) colaboren con fabricantes de maquinaria que tengan una amplia experiencia en el desarrollo de máquinas compatibles con los diversos subsistemas de un proceso de fabricación totalmente automatizado.
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