La automatización ayuda a un taller de maquinaria a progresar en el mercado competitivo

Expertos en moldes de la clase 101

Fundada en 1980 y con sede en Kalamazoo, Míchigan, JK Machining se especializa en el diseño y fabricación de moldes de inyección de plástico. La empresa da servicio principalmente a las industrias de automoción y dispositivos médicos. Los clientes de automoción de JK Machining son proveedores de niveles 1 y 2 que producen, generalmente, componentes de interior (salidas de aire acondicionado, biseles, portavasos, etc.).

JK Machining está especializado en moldes de la clase 101. Se trata de moldes de producción elevada con tiempos del ciclo rápidos, fabricados con los materiales de la más alta calidad y diseñados para un millón o más de ciclos. Las industrias a las que abastece la compañía comparten algunas de esas tendencias: su demanda de mayor calidad requiere mejores líneas de partición de moldes, acabados más perfeccionados y tolerancias más altas. La cuestión subyacente para los clientes de automoción y dispositivos médicos es la calidad, el plazo de entrega y el coste.

Esto es, disminuir los plazos de entrega, mejorar la calidad y reducir los costes.

«Previamente, construíamos una herramienta para automoción en 18-22 semanas», dice Henry Kalkman, presidente de JK Machining. «Ahora lo hacemos en unas 10-12. Todos nuestros clientes quieren llegar al mercado de forma más rápida. Otros fabricantes de moldes tienen ventajas en los costes y están aumentando su nivel de calidad. Ellos son nuestros principales competidores.»

JK Machining se enfrenta a estos retos con la tecnología más innovadora y un equipo de 15 empleados expertos en diseño y fabricación de moldes. La empresa tiene un taller de fabricación con máquinas herramienta de capacidad avanzada, incluyendo centros de mecanizado de alta velocidad, amoladoras, fresadoras y máquinas de electroerosión (EDM).

Obtener ventajas con tecnología de última generación

Hace unos años, JK Machining quiso actualizar sus funcionalidades de diseño y fabricación asistidas por ordenador (CAD/CAM) para mejorar su eficiencia y competitividad. La empresa eligió el software de NX™ de Siemens Digital Industries Software, que incluye las funcionalidades avanzadas de CAD y CAM y herramientas especializadas de diseño de moldes.

Anteriormente, JK Machining había usado sistemas de software separados para el diseño y la fabricación de moldes. Ese paso de diseño a producción requería que la empresa exportara los datos del sistema de diseño en un formato neutro de intercambio, para después importar esos datos en el sistema CAM para la programación de control numérico. Esta transferencia y traducción de datos supuso pasos adiciones y errores en el proceso que obstaculizaban la productividad. Además, esos pasos complicaban la gestión de los cambios de diseño, inevitables, y que eran difíciles de seguir e implementar correctamente en un proceso ya complicado.

Las anteriores soluciones de software de programación CN de JK Machining no tenían las funcionalidades clave que limitaban los tipos de trabajo con los que la empresa podía comprometerse. Cuando JK Machining adquirió máquinas de alta velocidad de 5 ejes, el software de programación CN se encontró con ciertas dificultades para funcionar y personalizar a la hora de tratar los requisitos específicos para la velocidad y eficiencia.

Por eso, JK Machining eligió NX, basándose en algunas características clave del software. Con todas sus funcionalidades completamente integradas, NX ofrecía la automatización de todo el proceso de desarrollo de moldes, desde el diseño a la fabricación. Las herramientas CAD de NX incluyen potentes funciones para trabajar con los modelos geométricos de los clientes, así como funcionalidades específicas de moldes que ofrecen soporte a un flujo de trabajo eficiente para el diseño de moldes. En cuanto a la programación CN, el software NX CAM proporcionaba herramientas para la programación de máquinas de alta velocidad de 5 ejes. Esto permitía que la empresa se beneficiase de sus máquinas herramienta avanzadas. Con este sistema integrado, JK Machining estableció un hilo digital que posibilitaba la automatización del proceso desde diseño a fabricación.

Soporte por parte del partner CAM Logic, Inc. de Siemens

JK Machining confía en CAM Logic, Inc., un partner de soluciones de Siemens Digital Industries Software, para soporte y consultas de implementación. «La ayuda que nos proporciona CAM Logic, Inc. es muy importante cuando obtenemos nuevas versiones del software», dice Henry Kalkman, presidente de JK Machining. «Nos ayuda a comprender las nuevas funcionalidades de cada versión y a ver cómo podemos aplicarlas de la mejor manera».

Desarrollar moldes con NX

El proceso típico de diseño de moldes en JK Machining empieza cuando los clientes envían los modelos CAD de las piezas que quieren crear y con una solicitud de presupuesto del proyecto. Los modelos CAD están normalmente en el formato neutro de intercambio STEP, y JK Machining importa los datos geométricos en NX. Para preparar el presupuesto, JK confía en su larga experiencia en diseño de moldes. «Sé de manera intuitiva lo que cuesta una base de molde gracias a mi conocimiento», dice Kalkman. «Nuestra experiencia nos permite preparar licitaciones precisas rápidamente, lo que es esencial en nuestro negocio».

El diseño de moldes empieza de forma inmediata cuando JK Machining gana el proyecto. La empresa hace amplio uso de las herramientas especializadas de diseño de moldes del Asistente para moldes de NX con el fin de crear la base del molde y diseñar núcleos y cavidades, correderas y líneas de refrigeración, entre otros. «Usar NX está a años luz del diseño de moldes en 2D», dice Brian, un diseñador de moldes con 30 años de experiencia que ha usado NX durante más de 10 años. «Las herramientas de análisis de molde son geniales. Puedo identificar fácilmente cortes o lugares donde necesitamos más desmoldeos. Puedo buscar paredes delgadas o gruesas y determinar automáticamente el peso total del molde y su centro de gravedad».

Brian también prefiere el resto de funcionalidades automatizadas de diseño de moldes de NX. «Las bibliotecas de diseño de moldes nos ahorran mucho tiempo, y las hemos completado con el paso de los años», añade. «El Asistente para Moldes de NX ha simplificado y automatizado los cambios de diseño. Cuando tenemos un modelo de pieza revisado, lo podemos soltar, añadir contracción, comparar la pieza antigua con la nueva, identificar lo que es diferente y hacer las actualizaciones necesarias rápidamente.»

«La creación de la lista de materiales también está automatizada, por lo que no tengo que pasarme el día recopilando datos», explica Brian. «Ahorramos tiempo al automatizar muchas tareas repetitivas con las funcionalidades de diario y macro. Puedo hacer una tarea una vez, registrarla y guardarla como una macro para usarla en próximos proyectos, lo que acelera significativamente el proceso de diseño.»

Fabricación de moldes con NX

JK Machining utiliza NX CAM para programar todas las operaciones de fresado de la fabricación de moldes. Las instalaciones de la empresa incluyen dos máquinas Milltronics que se usan fundamentalmente para ciclos de taladrado y desbaste, y dos centros de fresado Röders de alta velocidad, uno con 3 ejes y otro con 5, utilizados para terminar las cavidades del molde y cortar los electrodos para la electroerosión.

Los programadores de control numérico (CN) de JK Machining trabajan directamente desde el modelo CAD del molde y usan las funciones de NX para preparar los modelos para el mecanizado y para diseñar los electrodos. Las herramientas CAD se usan normalmente para extrudir, unir y cerrar espacios. «Hay muchísimo historial en el modelo de molde del que nos podemos aprovechar», dice Rick, programador sénior de JK Machining. «Por ejemplo, si queremos eliminar las líneas de agua o los agujeros para perno, lo podemos hacer con un solo clic. La tecnología síncrona en NX es muy fácil e intuitiva. Utilizamos la función de optimizar cara para reparar la geometría de piezas que obtenemos de nuestros clientes. Es mucho más sencillo que tener que utilizar un proceso de reparación de más pasos. Podemos mover, reemplazar y desplazar caras fácilmente.»

El diseño de moldes y mecanizado totalmente integrados de NX puede ahorrar muchas horas de tiempo en la mayoría de proyectos. «Podemos editar sin problemas en CAD, y pasar de CAD a CAM de manera sencilla»; dice Mitch, programador de CN en JK Machining. «Con el software anterior, diseñaríamos un molde, lo exportaríamos del sistema CAD y después lo importaríamos en CAM. Si algo salía mal, lo teníamos que repetir todo otra vez.»

Las funcionalidades avanzadas de programación de CN de NX ayudan a JK Machining a ser más competitivo. «Con las funciones del software previo, cuando nos mostraban una pieza, dudábamos si se podría trabajar con ella», señala Rick. «Ahora ni siquiera nos lo cuestionamos. Podemos enfrentarnos a cualquier reto (piezas complejas, cajeras profundas). Ahora sabemos que podemos programarlas.»

Mecanizado de alta velocidad

El mecanizado de alta velocidad es una tecnología clave para los fabricantes de moldes, ya que las velocidades del husillo de las máquinas más grandes y las velocidades de avance pueden alcanzar superficies fresadas más rápidamente con un acabado casi perfecto. «NX está adaptado al mecanizado de alta velocidad», dice Rick. «Con radios automáticos y los enfoques y salidas de las trayectorias de herramientas, se presta a trayectorias de cortador rápidas. La máquina puede mantener las velocidades de avance y RPM, mientras que se eliminan esquinas vivas, paradas repentinas o pausas en el acero o grafito.»

«Los acabados son increíbles», indica Rick. «Con las máquinas Röders podemos conseguir acabados excelentes en cada trabajo. Una vez mecanizado el molde, no se necesitan más pruebas. Esto supone un gran ahorro de tiempo, y mejora la tasa de aceptación del cliente.»

Mecanizado de 5 ejes más sencillo

Los programadores de CN de JK Machining valoran los controles de inclinación de herramienta en NX CAM, lo que facilita el aprovechamiento del mecanizado de 5 ejes. Convierte automáticamente las trayectorias de herramientas de 3 ejes en 5 para los moldes con cavidades profundas. Así es como JK Machining puede utilizar herramientas más pequeñas para reducir la vibración, minimizar la deflexión de la herramienta y mejorar el acabado de la superficie. «Sin la inclinación de la herramienta, tendríamos que utilizar una amoladora manual y hacer un rebaje en el cuello», dice Rick. «Cuando cortas un electrodo con un cortador de 0,8 cm de diámetro que sobresale unos 4 cm, tienes que ralentizar la velocidad de avance a un tercio y hacer cortes más pequeños. Todo es mucho más lento con el mecanizado tradicional. Pero con el método de inclinación de la herramienta de 5 ejes en NX CAM, mejoramos la calidad de los moldes al tiempo que reducimos el tiempo de mecanizado.» Mitch también valora esta funcionalidad: «Es increíble. Marca la diferencia con respecto a lo que somos capaces de hacer, y podemos trabajar en muchos más proyectos que antes debíamos rechazar.»

Programación CN potente, flexible y versátil

Con niveles altos de control de usuario y diferentes opciones, el fresado avanzado de 5 ejes de NX proporciona a los programadores de JK Machining una gran flexibilidad para mantener las velocidades de avance y los acabados finos. «El método de corte de fluido, que utilizamos para el fresado de restos, es perfecto para el mecanizado de moldes», indica Rick. «Hay muchas opciones para obtener la trayectoria de herramienta perfecta, puedes empezar desde arriba hacia abajo, o desde dentro hacia afuera. No podríamos conseguir los mismos resultados con el software anterior. Con NX, siempre podemos obtener una buena trayectoria de corte.»

La automatización ahorra tiempo y mejora la eficiencia de la programación

NX incluye varias herramientas de las que JK Machining se beneficia para automatizar y personalizar el diseño y la fabricación de moldes. Las plantillas de proceso ayudan a los programadores de CN a garantizar el uso de métodos y herramientas de corte adecuados. «Con esas plantillas nunca me preocupo de introducir los mismos parámetros para cada trabajo, como los diámetros o profundidades de corte, o los avances y velocidades», explica Rick. «Puedo reutilizar plantillas guardadas para empezar con una trayectoria de herramienta en cuestión de minutos, en lugar de la hora que empleaba cuando tenía que pensar en la profundidad, la pared lateral y el tamaño de la cresta. Tenemos una biblioteca de plantillas de ciclos de mecanizado probados, incluidos desbaste, semiacabado y acabado, por lo que la programación de CN está automatizada. Esto hace que el mecanizado sea mucho más rápido.»

La personalización se ajusta a las funcionalidades y automatiza las tareas repetitivas

JK Machining también valora las herramientas de automatización y personalización abiertas que permiten a la compañía adaptar NX a sus requisitos específicos. «Me gusta la manera en la que NX da soporte a diferentes lenguajes de programación», indica Rick, «por lo que si estoy escribiendo un archivo de diario para automatizar los pasos repetidos puedo elegir mi lenguaje preferido». Crear programas de CN específicos para la máquina es otro de los aspectos que Rick valora. «Cuando conseguimos la máquina de 5 ejes, no podía modificar el posprocesador con el software previo. Sin embargo, Post Builder de NX es totalmente abierto y puedo trabajar con el posprocesador. Usando los posprocesadores adecuados, podemos conseguir los programas apropiados para hacer el mecanizado mejor y más rápido.»

Éxito a largo plazo

Kalkman resume el impacto que ha tenido NX en JK Machining: «NX funciona a la perfección. Hemos estado usando el software durante mucho tiempo y hemos visto varios cambios. Antes usábamos mecanizado de 3 ejes y ahora utilizamos uno de 5. Ya estamos pensando en robótica para automatizar aun más el proceso. La automatización y las mejoras continuas con el uso de NX nos han ayudado a construir la reputación de proporcionar moldes de máxima calidad a tiempo. Es así como seguimos siendo competitivos y hacemos crecer nuestro negocio.»