AMB 2016: la máquina herramienta se hace digital

Las máquinas herramienta son cada vez mejores, más precisas y veloces. Así se demostrará en la Exposición internacional para el mecanizado de metales que tendrá lugar del 13 al 17 de septiembre en Stuttgart y a la que se espera que acudan 90.000 visitantes. Sin embargo, el principio básico de las máquinas mecanizadoras apenas ha cambiado. En una carcasa cerrada se combinan de diversas formas varios ejes giratorios y lineales. Y no es fácil acceder sin más a los mandos. En la era de la "industria 4.0", que es simplemente otra forma de decir "conexión en red", las máquinas deben abrirse. ¿Cuál es su futuro? Nos responde Christian Brecher, uno de los directores del prestigioso laboratorio RWTH de Aquisgrán y titular de la cátedra de máquinas herramienta.

Señor Brecher, ¿cómo debe modificarse la máquina herramienta del futuro para la industria 4.0?

Desde nuestro punto de vista hay dos aspectos prioritarios: la digitalización o virtualización de la máquina herramienta y su conexión en red. En el primer caso, se ha optimizado significativamente la ingeniería mediante modelos relevantes del comportamiento mecánico –esto es, estático, dinámico y térmico– y del sistema de control (como el sistema de propulsión o los modelos reguladores). El objetivo es simular la entrada en el proceso de la máquina del futuro y detectar a tiempo los desafíos.
La conexión en red afecta mucho más a la fase de funcionamiento siguiente. Las futuras máquinas herramienta deben contar con interfaces semánticas para proporcionar, por ejemplo, datos del proceso en alta resolución para análisis posteriores, preferiblemente en tiempo real, o bien deben integrarse funcionalmente en sistemas encadenados.

¿Cómo repercute la creciente automatización de los procesos, en especial con robots, en el diseño de una máquina herramienta?

Ya existen células de fabricación automatizadas, como demuestra el ejemplo de la construcción de herramientas y moldes. Sin embargo, hemos identificado grandes desafíos en lo que se refiere al empleo económico de dichas células (robots, máquinas herramienta, cojinetes) en series cortas con muchas variantes, esto es, en la gama de productos habitual de las pequeñas y medianas empresas (PYME). En muchos casos, los procesos no pueden ponerse en marcha paralelamente, o bien no existe la experiencia necesaria para ello. Además, hasta el momento han existido pocos planteamientos para definir una interfaz suficientemente funcional entre la máquina herramienta y los robots, que pueda integrarse en la CAD/CAM-NC o cadena RC. Esto resulta particularmente interesante si reflexionamos sobre la automatización flexible, por ejemplo, mediante robótica de colaboración. Aquí surge un enorme potencial para las PYME y las series cortas.
Acabamos de crear un grupo de trabajo que pretende arrojar algo de luz sobre estas cuestiones tanto desde el punto de vista de la investigación como de la cooperación industrial directa.

¿Qué ha sido entonces del concepto de hexápodo, de esa forma de construcción de máquinas herramienta totalmente nueva que se predijo que tendría un gran futuro?

Por diferentes razones, el concepto de cinemática paralela o soluciones híbridas solo pudo implementarse con éxito en algunos ámbitos. Además del ámbito de manejo y montaje, también hay máquinas herramienta en las que se aprovechan con éxito ventajas como, por ejemplo, la dinámica altamente implementable de conceptos especiales. Un ejemplo de ello es la máquina Ecospeed, muy dinámica, de la empresa Dörries Scharmann, para el mecanizado de aluminio de alto rendimiento en el sector de la aviación. Seguramente en el futuro también habrá conceptos especiales para aplicaciones concretas en el ámbito de las máquinas herramienta.

Las máquinas son cada vez más complejas. Las nuevas generaciones piensan con aplicaciones. ¿Cómo se usarán en el futuro?

El desarrollo de conceptos persona-máquina más nuevos e innovadores cuenta con una larga historia en WZL. Así, se ha aprobado satisfactoriamente el planteamiento de un concepto de manejo orientado al uso –motivado por los smartphones actuales– con interfaces multimodales y, de este modo, se ha disminuido considerablemente la complejidad de las actuales interfaces persona-máquina. Celos de DMG Mori plantea un enfoque muy similar al respecto. Actualmente, en el proyecto MaxiMMI, en el que participan fabricantes y proveedores líderes de máquinas herramienta, estamos considerando integrar modernos dispositivos, como relojes inteligentes, tabletas o gafas multimedia, al ámbito de WZM. El potencial varía, pero estos planteamientos no deben perseguirse únicamente por el mero hecho de hacerlo sino que deben constituir siempre una referencia de aplicación realista.

La eficiencia energética es un tema recurrente desde hace años también en el sector de las máquinas herramienta. ¿Cuál es la situación actual?

El tema de la energía es, más que nunca, objeto de las actuales oportunidades de financiación. Aunque al principio, teniendo en cuenta los modelos físicos, podíamos diseñar de manera eficiente las unidades principales como el husillo, el planteamiento actual se centra más en las unidades auxiliares y en una gestión térmica inteligente y general. Los trabajos actuales en WZL se dedican a la reducción de los periodos de calentamiento no productivos para apagar la máquina de forma momentánea y flexible incluso en las pausas de producción cortas. En cuanto a su apreciación general, el tema de la eficiencia energética debe considerarse plenamente en el contexto de la productividad, con el fin de reducir el consumo energético por componente de construcción.