Corte preciso y eficiente de materiales de núcleo para construcción ligera
Con el objetivo de reducir las emisiones de CO2 y el consumo energético a medida que aumenta la movilidad, crece la demanda de materiales cada vez más ligeros y, al mismo tiempo, más resistentes. En este contexto, los materiales de núcleo para construcción ligera desempeñan un papel fundamental. El uso de estos materiales de núcleo está aumentando en muchos sectores, sobre todo en la industria aeroespacial, en los vehículos de transporte, en la energía eólica, etc. El procesamiento de estos materiales de núcleo de alta calidad requiere tecnologías de corte especiales para lograr la máxima precisión con una mínima pérdida de material.
Los materiales de núcleo, como los panales de aramida, aluminio y fibra de vidrio, se utilizan, por ejemplo, en los habitáculos, los extremos de las alas, los alerones y muchas otras piezas de aviones comerciales y militares, helicópteros, etc. Para aumentar la eficiencia energética, las palas de los aerogeneradores son cada vez más grandes. Esto hace que aumenten las exigencias respecto a los materiales ligeros. Los materiales de núcleo para las palas del rotor son, por ejemplo, PET (reciclado), espumas rígidas de PVC, madera de balsa, etc. En los vehículos de transporte, trenes y barcos se utilizan placas de espuma rígida (por ejemplo, PET, PU) y estructuras alveolares (por ejemplo, PP) para dar forma a elementos de acabado interior, paredes laterales, techo, suelo, tabiques, instalaciones sanitarias, etc. Por lo general, estos materiales ligeros para núcleos se transforman en una especie de estructura de placas tipo sándwich, por ejemplo, reforzándolos con fibras de vidrio o de carbono para aumentar su estabilidad.
Uso de materiales de núcleo ligeros: ejemplos de aplicación
Requisitos del proceso de corte
Estos materiales de núcleo para estructuras ligeras, ya sean panales de aramida, espuma rígida de PET, panales de PP o madera de balsa, se fabrican en un primer momento como bloques en bruto de alta calidad mediante diversos procesos costosos.
Uno de los procesos principales de la cadena de valor hasta los productos finales mencionados anteriormente es el corte horizontal. Para aprovechar al máximo los materiales de alta calidad durante el corte, lo más importante es conseguir un corte muy fino, sin renunciar a una alta precisión y productividad: Cuanto más estrecho sea el corte, menor será la pérdida de material de la materia prima al serrar. Para la fabricación de los componentes mencionados anteriormente se utilizan sierras de cinta horizontales especiales y hojas de sierra que cumplen estos requisitos.
Con las sierras de cinta horizontales, los clientes pueden conseguir, al cortar panales de aramida con un ancho de corte superior a 2 metros, por ejemplo, ranuras de corte inferiores a 1 mm, dependiendo del tipo de pieza.
Para poder lograr un ahorro significativo de material a largo plazo, cada décima de milímetro cuenta en la ranura de corte. Al mismo tiempo, cuando se utilizan hojas de sierra muy finas, es necesario cumplir tolerancias de grosor muy estrictas, inferiores a +/-0,15 mm.
A la hora de utilizar paneles de espuma rígida de PET para las palas de los aerogeneradores, además de las tolerancias de grosor (en el rango de +/- 0,3 mm), también desempeña un papel importante, entre otros factores, la absorción de resina (resin uptake). Esto, a su vez, depende de la calidad de la superficie tras el corte. Los distintos objetivos, como una calidad óptima de la superficie con una alta productividad y un ancho de corte lo más estrecho posible, plantean grandes exigencias al proceso de corte y a la selección de las hojas de sierra adecuadas.
Objetivos del proceso de corte y de la hoja de sierra
En función de la aplicación y del material, a la hora de serrar los núcleos de construcción ligera pueden plantearse diversos objetivos con distintos niveles de prioridad. Entre las tareas típicas se encuentran, entre otras, la alta precisión y, al mismo tiempo, una tolerancia de grosor reducida de tan solo +/- 0,05 mm en los panales de aramida. Lo siguiente es conseguir la mayor productividad posible, con avances de hasta 15 m/min en espuma rígida de PET. Una calidad de superficie definida como, por ejemplo, una fibrosidad mínima en los panales de aramida, la prevención de arañazos o una absorción optimizada de la resina en la espuma de PET y la madera de balsa, es otro de los requisitos que debe cumplir el proceso de aserrado. Se consigue reducir al mínimo la pérdida de material gracias a una ranura de corte delgada y a evitar cortes de canteado innecesarios (por ejemplo, tras cambiar la hoja de sierra). Además, son fundamentales una alta disponibilidad de la máquina, el menor número posible de cambios de hoja de sierra, una larga vida útil de la hoja de sierra y la precisión de repetición de los resultados de corte.
Para alcanzar los objetivos mencionados anteriormente, el uso de hojas de sierra de cinta adecuadas, con parámetros precisos, desempeña un papel decisivo. Una amplia ventana de proceso ofrece la posibilidad de optimizar estos objetivos en función de la aplicación y la prioridad.
En el centro de pruebas se prueban, junto con el cliente, las hojas de sierra adecuadas para cada aplicación. Para ello se utilizan desde hojas de sierra extremadamente delgadas (por ejemplo, de 0,5 mm de grosor) hasta cintas robustas (por ejemplo, de 1,1 mm de grosor y 34 mm de ancho) en diferentes modelos: templadas en las puntas de los dientes, bimetálicas, estelitadas o con inserciones de metal duro, por citar solo algunos ejemplos.
Además de la cuestión de elegir la hoja de sierra adecuada, para alcanzar los objetivos mencionados anteriormente se utilizan tecnologías especiales, como, por ejemplo, guías de hoja de sierra de alta precisión, protegidas contra el polvo y, además, fáciles de ajustar. Además, es necesario alcanzar velocidades elevadas de la hoja de sierra, superiores a los 4.000 m/min. El sistema inteligente de tensión de las hojas de sierra aporta una contribución importante: las hojas de sierra se someten automáticamente a la presión de tensión calculada, una vez introducida la tensión deseada en el panel de control. El ajuste de la hoja de sierra a la altura de corte deseada, con una precisión de posicionamiento de +/- 0,05 mm, se realiza de forma dinámica y con gran precisión. La fijación precisa de la pieza de trabajo mediante zonas de vacío de avance automático, en función del tamaño de la pieza, también desempeña un papel importante.
Soluciones llave en mano con manipulación de materiales
A menudo se utilizan sistemas de sierras de cinta en los que los bloques en bruto se cargan mediante un sistema especial de manipulación de bloques y las placas aserradas se retiran manualmente. Sin embargo, cada vez es mayor la necesidad de soluciones llave en mano de un único proveedor, en las que la alimentación de los bloques a la sierra se realice de forma automática a través de puestos de almacenamiento temporal. A continuación, un robot o un sistema de manipulación de pórtico descarga automáticamente las placas cortadas y, si es necesario, las clasifica. A continuación, las placas pasan, por ejemplo, por una estación de limpieza, luego al control de calidad (peso, dimensiones, inspección por ultrasonidos, etc.), se imprimen y, finalmente, se apilan. Cada vez es más frecuente que todo el proceso de fabricación se lleve a cabo mediante una línea de producción interconectada, fabricada por un único proveedor.
Digitalización del proceso de corte: la "cabina de mando digital"
La representación digital del proceso de corte permite maximizar aún más la productividad. Mediante diversas aplicaciones se supervisa el funcionamiento de la sierra de cinta y se facilita el análisis posterior de los datos. Esto se lleva a cabo tanto con ayuda de datos en tiempo real como a partir de datos históricos agregados, que se almacenan de forma continua.
La aplicación de monitorización registra, por ejemplo, las velocidades de los ejes y el consumo eléctrico de los accionamientos, así como los datos de posición de los ejes de las máquinas, entre otras muchas cosas. Cada conjunto de datos se puede filtrar por valores teóricos y reales. Si un valor supera un límite establecido previamente, se activa una alarma individual a través de la aplicación de alarmas. La dirección de producción puede intervenir de inmediato y analizar la anomalía.
Heermann Maschinenbau GmbH – HEMA
HEMA, una empresa con más de 100 años de experiencia, desarrolla, fabrica y comercializa soluciones de sierras de cinta y sistemas de corte para diferentes materiales y ámbitos de aplicación. La gama se centra especialmente en soluciones para el corte de materiales de construcción ligera, materiales para la construcción y materiales aislantes. La empresa ofrece soluciones de sierras de cinta y corte, desde máquinas individuales hasta líneas completas de procesamiento de troncos que incluyen carga, corte, canteado, manipulación, transporte, lijado, etc. Se centra en soluciones flexibles, de alta precisión y adaptadas a las necesidades del cliente. HEMA exporta a Europa, EE. UU. y Asia; el porcentaje de exportación es del 90 %.
Desde enero de 2022, HEMA forma parte del grupo austriaco WINTERSTEIGER. Con WINTERSTEIGER Sägen GmbH, con sede en Arnstadt (Turingia), HEMA cuenta con un interlocutor dentro del propio grupo para el desarrollo y la producción de hojas de sierra. También forma parte del grupo la empresa VAP-Wintersteiger GmbH, con sede en Mettmach (Austria), especialista en automatización con más de 20 años de experiencia en la automatización de líneas de producción. Al igual que WINTERSTEIGER, HEMA también es especialista y líder en tecnología y calidad en su nicho de mercado.
Heermann Maschinenbau GmbH
www.hema-saegen.de
72636 Frickenhausen / Alemania