La unidad de doblado de tubos completamente automática combina procesos ascendentes y descendentes, combinando procesamiento rápido y sin errores, repetibilidad y seguridad. Si bien esta integración podría beneficiar a cualquier fabricante, es especialmente atractiva para aquellos en el campo naciente pero competitivo de la producción de vehículos eléctricos.
Los vehículos eléctricos (VE) no son nada nuevo. A principios del siglo XX, con la llegada de los vehículos eléctricos, a vapor y a gasolina, la tecnología de vehículos eléctricos era más que un nicho de mercado. Si bien los motores a gasolina han ganado esta ronda, la tecnología de las baterías ha regresado y llegó para quedarse. Con muchas ciudades de todo el mundo anunciando futuras prohibiciones de los vehículos impulsados ​​por 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 ido 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 de Transporte Motorizado de Alemania hablan por sí solas: la proporción de vehículos con sistemas de propulsión alternativos de todos los vehículos de nueva matriculación en Alemania entre enero y noviembre de 2021 se acerca al 35%. Durante este período, la proporción de BEV de nueva matriculación 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 vehículos eléctricos de todos los vehículos de nueva matriculación para todo el año 2020 fue del 6,7%. De enero a noviembre de 2021, esta proporción ha aumentado considerablemente a más del 25%.
Este cambio trae cambios dramáticos para los fabricantes de automóviles y toda su cadena de suministro. La construcción liviana es un tema: cuanto más liviano es el vehículo, menos energía se requiere. Esto también aumenta el alcance, lo cual es crucial para los vehículos eléctricos. Esta tendencia también ha llevado a cambios en los requisitos de doblado 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 livianos 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 dramático en el uso de formas distintas a la redonda. Las estructuras livianas requieren cada vez más formas complejas y asimétricas con diferentes secciones transversales.
Una práctica común en la fabricación de automóviles es doblar tubos redondos e hidroformarlos hasta obtener su forma final. Esto funciona para aleaciones de acero, pero puede ser problemático cuando se utilizan otros materiales. Por ejemplo, el plástico reforzado con fibra de carbono no se puede doblar cuando está frío. Lo que complica las cosas es la tendencia del aluminio 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 doblado.
El cambio hacia 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 del producto que se pueden adaptar a las necesidades de los fabricantes. El rendimiento de la curvatura, las medidas geométricas (como el radio de curvatura y la longitud del tubo), el espacio de herramientas y el software se ajustan para adaptarse mejor al proceso específico del fabricante y a los requisitos del producto.
Este cambio ya está en marcha y solo se intensificará. Para que estos proyectos se hagan realidad, el proveedor del sistema necesita la experiencia necesaria en tecnología de plegado, así como el conocimiento y la experiencia necesarios en diseño de herramientas y procesos, que deben integrarse desde el comienzo mismo de la fase de diseño de la máquina. Por ejemplo, se requieren formas de herramientas complejas para producir perfiles de aluminio con varias secciones transversales. Por lo tanto, el desarrollo y el diseño optimizado de dichas herramientas se vuelve cada vez más importante. Además, el plegado de CFRP requiere un mecanismo que aplique una pequeña cantidad de calor.
Las crecientes presiones de costos que afectan a la industria automotriz también se están sintiendo en toda la cadena de suministro. Los tiempos de ciclo cortos y la precisión extrema son ahora más importantes que nunca. Las empresas que aspiran a seguir siendo competitivas necesitan utilizar los recursos de manera eficiente. Esto incluye no solo el tiempo y los recursos materiales, sino también los recursos humanos, especialmente los empleados principales en la fabricación. En este campo, los procesos fáciles de usar y confiables son un factor clave para mejorar la rentabilidad.
Los fabricantes de tubos y los OEM que manejan la fabricación de tubos internamente pueden responder a las incesantes presiones de costos y otras presiones buscando máquinas de alto rendimiento que satisfagan con precisión sus necesidades. Las prensas plegadoras modernas deben utilizar una estrategia de tecnología de múltiples etapas que incluya características tales como herramientas de doblado de múltiples radios personalizables que faciliten curvas fáciles y precisas con tubos muy cortos entre curvas. Este desarrollo en la tecnología de doblado brilla en la fabricación de componentes tubulares con múltiples radios, en la fabricación de sistemas de curvatura dentro de curva o en la fabricación de otros sistemas de tubos complejos. Las máquinas para manejar curvas complejas pueden reducir los tiempos de ciclo; para los fabricantes de grandes volúmenes, incluso unos pocos segundos ahorrados por componente pueden tener un enorme impacto positivo en la eficiencia de la producción.
Otro componente clave es la interacción entre el operador y la máquina. La tecnología debe apoyar a los usuarios tanto como sea posible. 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 varias geometrías de tubo durante el proceso de doblado. Otro concepto de programación y control comienza a preparar el eje para el siguiente doblez, mientras el doblez actual aún está en progreso. Si bien esto requiere un controlador para monitorear de forma continua y automática la interacción de los ejes para coordinar sus movimientos, el esfuerzo de programación produce enormes beneficios, reduciendo los tiempos de ciclo entre un 20 y un 40 por ciento, dependiendo de los componentes y la geometría del tubo deseada.
Dado el cambio hacia sistemas de propulsión alternativos, la automatización es más importante que nunca. Los fabricantes de dobladoras de tubos deben centrarse en una automatización extensiva y en la capacidad de integrar flujos de trabajo más allá del doblado. Esto se aplica no solo a las curvas de tubos 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 grandes volúmenes, como la CNC 80 E TB MR de Schwarze-Robitec, son ideales para los requisitos de los fabricantes de la cadena de suministro automotriz. Atributos como tiempos de ciclo cortos y alta eficiencia de recursos son fundamentales, y muchos fabricantes confían en opciones como inspección de soldadura, corte incorporado e interfaces robóticas.
En el procesamiento de tubos completamente automático, las distintas etapas del proceso deben ser confiables, libres de errores, repetibles y rápidas para garantizar una calidad constante de los resultados del doblado. Los pasos de procesamiento anteriores y posteriores deben integrarse en dicha unidad de doblado, incluida la limpieza, el doblado, el ensamblaje, la formación de los extremos y la medición.
También se deben integrar equipos de manipulación como robots y componentes adicionales como manipuladores de tuberías. La tarea principal es determinar qué procesos son los más adecuados para la aplicación relevante. Por ejemplo, dependiendo de los requisitos del fabricante, un almacén de carga de banda, un almacén de cadena, un transportador elevador o un transportador de material a granel pueden ser el sistema adecuado para un alimentador tubular. Algunos fabricantes de prensas plegadoras hacen que la integración sea lo más sencilla posible al ofrecer sistemas de control propietarios que funcionan junto con el sistema de planificación de recursos empresariales del OEM.
Aunque cada paso adicional alarga la cadena de proceso, el usuario no experimenta ningún retraso ya que el tiempo del ciclo generalmente sigue siendo el mismo. La mayor diferencia en la complejidad de este sistema de automatización son 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 OEM trabajen con fabricantes de máquinas que tengan amplia experiencia en el desarrollo de máquinas compatibles con los diversos subsistemas en un proceso de fabricación totalmente automatizado.
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