Além da precisão suíça

Quando Jim e Joe Davis começaram seu trabalho em 1987, eles achavam que tinham uma boa chance de se tornarem grandes na indústria médica. Eles já estavam na metade do caminho. Em vez de começar do zero, os dois irmãos compraram o departamento de tornos suíços de precisão da empresa de redução de tamanho da indústria médica para a qual ambos trabalhavam. E assim nasceu a Micro Med Machining, Inc. (Miami Lakes, Flórida).

Os jovens tinham muito a seu favor. Eles cresceram mais ou menos na oficina mecânica do pai. Ambos eram engenheiros de manufatura graduados e haviam passado pelo programa de estágio de gerenciamento de manufatura de seu ex-empregador. Assim, os dois estavam familiarizados com os processos metalúrgicos em geral e com o torneamento suíço para a indústria médica em particular - com uma boa compreensão tanto dos requisitos de qualidade da indústria quanto de seu ambiente regulatório. Além disso, eles sabiam por experiência própria como era difícil encontrar fornecedores de peças usinadas que pudessem cumprir consistentemente os padrões da indústria. Certamente havia um nicho a ser preenchido.

Nos primeiros cinco meses, o único trabalho da Micro Med foi fabricar peças para cateteres e marca-passos implantáveis ​​de seus antigos proprietários. Mas depois disso, as perspectivas da loja se abriram. De fato, eles começaram com 19 pessoas e hoje têm mais de cem, enquanto seu volume de vendas cresceu em uma proporção maior.

Esse crescimento resultou em grande parte de sua suposição correta sobre a necessidade da indústria médica por fornecedores confiáveis. Igualmente importante, porém, é como a loja aplicou a tecnologia. Eles começaram principalmente com tornos suíços automáticos e mandris Hardinge, bem como uma bateria de equipamentos secundários. Hoje eles fazem a grande maioria do trabalho em centros de torneamento/fresamento CNC multi-eixos. A loja tem 30 dessas máquinas sofisticadas em várias configurações.

Embora a tecnologia seja certamente mais cara do que os antigos automáticos, ela fornece a capacidade de usinar a maioria das peças muito complicadas da oficina completamente em uma única configuração. Essencialmente, eles estão substituindo os custos de várias configurações com equipamentos mais capazes - que é uma solução de custo mais baixo em geral - e fornecendo os níveis de qualidade que seus clientes exigem, lote após lote. Mas a fórmula técnica da Micro Med exige muito mais do que colocar boas máquinas no chão de fábrica. Eles têm uma enorme experiência de processo com essas máquinas, que é o que realmente separa esta oficina da concorrência comum.

Embora não possamos divulgar os elementos mais críticos do conhecimento do processo da loja aqui, podemos dar uma olhada no que faz essa loja notável clicar. Veja como eles fazem isso na Micro Med.

As peças e as máquinas

Para entender as demandas sobre os processos, é útil começar examinando algumas das partes. Eles são complicados, precisos e pequenos. De fato, a exibição de peças de amostra da Micro Med parece mais com algo de uma joalheria do que de uma oficina mecânica. A tarifa típica inclui parafusos ósseos; minúsculos tubos, conexões e válvulas; componentes para instrumentos cirúrgicos em miniatura; e postos odontológicos. Parafusos de precisão, por exemplo, são tão pequenos quanto 1 mm de comprimento e 1 mm de diâmetro com rosca esponjosa de 1 mm. Cosméticos são essenciais e praticamente todas as peças são finalizadas e visualmente inspecionadas sob um microscópio com ampliação de 20x. Rebarbas de qualquer tipo são categoricamente inaceitáveis.

Para agravar a dificuldade de usinagem dessas peças pequenas estão os materiais resistentes dos quais são feitas. Cerca de 65% das peças são cortadas de titânio, outros 30% dos aços inoxidáveis ​​mais resistentes e o restante de metais preciosos como ouro e platina. Mais de 60% das peças requerem algum tipo de operação de fresagem ou furação. Furos cruzados perfurados são comuns, alguns tão pequenos quanto 0,005 polegada de diâmetro (furos menores são EDMed). Muitos desses pequenos furos devem ser precisos e profundos. Por exemplo, uma peça tubular requer um furo central de 0,04 polegada de diâmetro perfurado com 1,5 polegada de profundidade. . . com apenas uma espessura de parede de 0,007 polegadas. . . em titânio. E as peças não são apenas redondas. Muitas peças essencialmente prismáticas são produzidas nas máquinas CNC Swiss graças às suas capacidades de fresagem e às vantagens inerentes de fixação de peças de produção dessas peças delicadas a partir de barras.

Todas as máquinas multieixos são Citizens (Marubeni Citizen-Cincom, Allendale, Nova Jersey). Algumas das máquinas são projetos de três eixos comparativamente simples com o cabeçote deslizante de estilo suíço e bucha guia (Z), torre de ferramenta de eixo único (X) e posicionamento rotativo do fuso principal (C). As ferramentas estacionárias e motorizadas são montadas na torre para operações de torneamento ou furação no centro e fresamento.

As outras máquinas da Micro Med são consideravelmente mais complexas. Os modelos da série E são projetos de seis eixos, que adicionam uma segunda torreta de dois eixos e um subfuso para operações de trabalho traseiro. As torres duplas permitem o torneamento por pinça - isto é, torneamento com duas ferramentas ao mesmo tempo - o que é eficiente e, igualmente importante, neutraliza a inclinação de peças finas de trabalho para desviar de uma única ferramenta. E a segunda torre permite que uma gama mais ampla de operações seja executada em peças mantidas no fuso primário ou secundário. Além disso, as operações de torneamento ou fresamento podem ser executadas em ambos os fusos simultaneamente.

Os modelos M-20 de oito eixos da loja vão um pouco mais longe. Em vez de uma segunda torre, as máquinas têm uma placa de oito estações, capaz de conter até cinco ferramentas estacionárias e três rotativas. O ferramental de grupo é extremamente eficiente em operações de torneamento porque elimina o tempo que as torres precisam para indexar de ferramenta para ferramenta. Essas máquinas também têm capacidade de eixo Y para o ferramental de placa de grupo, o que significa que operações de fresamento e furação fora do centro podem ser realizadas com as estações elétricas. Um oitavo eixo giratório acomoda peças em processo ou medição de ferramentas, ou manipulação robótica de peças.

O ponto de todas essas máquinas é que elas permitem à Micro Med usinar até mesmo peças muito complicadas em uma única configuração. As vantagens desta capacidade são muitas. Talvez o mais óbvio, ele economiza tempo, mão de obra e custos de trabalho em processo de roteamento de tarefas em uma progressão de máquinas de propósito único. Também permite que a loja seja muito mais responsiva aos requisitos de entrega cada vez mais exigentes dos clientes. Eliminar um pedido urgente é muito mais simples quando o trabalho precisa ser roteado apenas por uma única máquina, em vez de três ou quatro.

Igualmente importantes são as vantagens qualitativas. Cada vez que uma peça é liberada de um workholder e, em seguida, recolocada, um novo elemento de variabilidade dimensional é adicionado ao processo. Com o trabalho da Micro Med, as tolerâncias de 0,001 polegada são típicas, mas muitas vezes elas precisam manter um "décimo" - 0,0001 polegada - e fazê-lo de forma consistente. Considerando o quão difícil pode ser fixar essas peças pequenas para operações secundárias, não é preciso uma pilha muito alta de tolerâncias de fixação para levar o processo total de usinagem para fora dos limites aceitáveis. É muito melhor manter um único controle sobre a peça durante todo o processo e eliminar esse problema completamente.

Manter o controle físico constante da peça também traz uma credibilidade científica ao comando da oficina sobre seus processos, que é uma preocupação central para os clientes conscientes da qualidade da Micro Med. Diz Joe Davis:"As pessoas hoje estão analisando seus valores de Cpk. Elas querem saber se você tem seu processo sob controle." E para seus clientes mais sofisticados, a Micro Med está em condições de fornecer estudos de viabilidade de fabricação estatisticamente confiáveis. Isso vai um longo caminho para obter novos negócios na loja.

Ainda assim, a concorrência devolve o custo a uma consideração primordial - e para os níveis de qualidade que a oficina está preparada para oferecer, a eliminação de configurações tem um enorme impacto benéfico. Um bom exemplo é um conector médico que outro fornecedor estava produzindo em seis configurações em uma sucessão de mandris e fresadoras de propósito único. Em volumes de 4.500 por mês, o cliente estava pagando $ 8 por peça. A Micro Med deu uma olhada na peça, sugeriu algumas mudanças simples por causa da usinabilidade e a colocou em uma das máquinas de seis eixos. "Reduzimos o custo para quatro dólares e troco", diz Davis. O ex-fornecedor estava cobrando uma taxa excessiva? "Na verdade, não", diz ele, "isso provavelmente estava de acordo com seus custos. Ele simplesmente não tinha o melhor processo para fazer o trabalho."

Melhores processos

Qualquer um pode sair e comprar equipamentos, mas fazer o melhor uso deles é outra questão, e é aí que a Micro Med se destaca. A criatividade do processo é extremamente importante – por uma questão de eficiência e qualidade – e isso só pode acontecer com pessoas que estejam totalmente familiarizadas com as máquinas. Também é crítico saber o que pode e o que não pode ser feito com ferramentas padrão e como as ferramentas podem ser modificadas ou especialmente construídas. Essa experiência permite que a oficina faça coisas com suas máquinas que surpreendem até mesmo os desenvolvedores de máquinas. "Não usar essas máquinas em todo o seu potencial é como dirigir um carro de corrida a 80 quilômetros por hora", diz Davis. Na Micro Med, eles gostam de dirigir rápido.

Mas isso está falando apenas figurativamente, já que alcançar taxas rápidas de remoção de metal claramente não é o objetivo desta oficina. Uma preocupação crítica para a indústria médica é como a peça é acabada - sem rebarbas e cosmeticamente impecável - mas a eficiência e a qualidade dessa operação final tem muito a ver com a forma como o metal foi removido em primeiro lugar. O acabamento é uma operação manual e, como qualquer outra oficina de metalurgia de precisão, algo que eles gostam de manter ao mínimo. "Nós trocaremos com prazer o tempo da máquina primária pelo tempo de acabamento", diz o Sr. Davis, mas eles só podem colher os frutos dessa troca através da construção cuidadosa da rotina de usinagem.

As rebarbas são provavelmente a maior preocupação. A melhor maneira de lidar com rebarbas é preveni-las e, se forem inevitáveis, gerenciar o processo de forma que sejam facilmente removíveis em um processo secundário razoavelmente eficiente. Isso significa que eles devem se preocupar com a direção da rebarba, seu tamanho e o que será necessário para quebrá-la. Essas considerações podem ter um grande impacto nos tempos de ciclo. Neste caso, entretanto, a velocidade não é tão importante quanto a condição da peça quando ela sai da máquina.

Gerenciar a deflexão da peça é outro fator que pode adicionar um tempo muito perceptível aos ciclos de usinagem e talvez a área dos melhores segredos comerciais da oficina. Considere que a Micro Med está mantendo a integridade dimensional precisa em uma variedade de peças muito finas feitas de materiais extremamente difíceis de usinar e muitas vezes cortadas com ferramentas delicadas que são ainda mais inclinadas a deformar do que a peça de trabalho. Eles devem entender em um grau extraordinariamente fino as velocidades, avanços e profundidades de corte apropriados para essas condições. Por exemplo, um fio que parece levar oito passagens pode, na verdade, levar 18. Eles também descobriram maneiras de enfiar em seções e misturá-los perfeitamente. É frequentemente um processo lento e meticuloso, mas que vale a pena porque a previsibilidade do processo é a principal preocupação da oficina.

A vida útil da ferramenta é outro fator importante, não tanto pelo custo do ferramental em si, mas também pela manutenção do controle qualitativo do processo. Os operadores devem permanecer constantemente vigilantes para remover ferramentas desgastadas de um processo antes de deixá-lo fora de controle. E eles devem eliminar completamente as ferramentas abaixo do padrão do processo. A qualidade da ferramenta é crítica mesmo com alguns materiais aparentemente macios, como a platina - especialmente com a platina, que é um material altamente abrasivo e, obviamente, de tal valor que a sucata é uma proposta cara. Ou como o Sr. Davis coloca de forma mais sucinta, "Quando você está perfurando um furo de 0,012 polegada de diâmetro, a qualidade da ferramenta é muito crítica, e você não pode presumir que qualquer ferramenta de prateleira fará o trabalho."

Como as tiragens médias são de 1.500 a 2.000 peças, e os centros de torneamento/fresamento multi-eixos são ativos bastante caros para ficarem ociosos, os operadores precisam ser muito bons em fazer trabalhos dentro e fora das máquinas. Uma maneira de fazer isso é predefinindo as ferramentas. Em algumas máquinas, por exemplo, eles compraram torres extras. Desta forma, as ferramentas são configuradas e qualificadas off-line "dentro de alguns 'décimos'". Então, uma vez que as torres são montadas, são necessárias apenas algumas peças de configuração para colocar o processo em funcionamento. Isso não quer dizer que eles estão se aproximando dos tempos de troca de um dígito; essas máquinas são muito complexas. Mas eles estão executando trabalhos em uma hora, em comparação com as seis que seriam necessárias para carregar e discar individualmente todas as ferramentas da máquina.

E há muitas outras coisas para saber. A programação é importante, mas os comandos da máquina ajudam bastante nesse sentido. As operações individuais de torneamento ou fresamento podem ser programadas independentemente e, em seguida, o CNC as compila automaticamente em uma rotina única e eficiente. A fixação do trabalho também é crítica, principalmente para pegar peças usinadas no subspindle, e às vezes são feitas pinças especiais. É muito para saber. Mas o domínio da loja sobre essas informações críticas do processo tem, por sua própria conta, sido a diferença crucial entre a Micro Med e sua concorrência.

Empurrando o envelope

A Micro Med colheu parte desse conhecimento fazendo as coisas esperadas diariamente e prestando muita atenção aos resultados. Eles usam o CEP para qualificar cada novo processo, por exemplo, e depois traçar o processo para controle de produção. Mas a medida maior da vantagem competitiva mais potente da fábrica veio de sua inclinação persistente para empurrar o envelope do processo, constantemente buscando novas eficiências que não prejudiquem seus padrões de qualidade.

Sem dúvida, os irmãos Davis se orgulham de sua "aventura no processo" - sua inclinação para experimentar novas idéias e resolver os problemas difíceis. Mas não é simplesmente a bravura que os impulsiona; eles acreditam que a experimentação contínua de processos fornece as experiências de aprendizado que a fábrica precisa para manter sua vantagem competitiva. Essa é uma grande parte da razão pela qual esta oficina de produção está disposta a fazer prototipagem - trabalhando simultaneamente em peças e processos em equipamentos de produção - pelo conhecimento que fornece. Literalmente, eles procuram casar os limites de seus equipamentos de produção muito capazes com os requisitos incomuns da indústria que atendem. Como as pessoas-chave da loja são do setor médico, elas têm uma vantagem significativa nesse sentido. Eles carregam um grande conhecimento de processos apropriados dentro das restrições do campo e podem até ajudar os clientes a desenvolver projetos - melhorando a capacidade de fabricação sem sacrificar a funcionalidade ou entrar em restrições regulatórias comuns. Por essas razões, os gerentes da loja estão determinados a manter o negócio muito focado. A Micro Med é a melhor em torneamento tipo suíço multi-eixos com padrões de qualidade muito altos, e é isso que eles continuarão a fazer. Curiosamente, esse forte e consistente senso de foco ajuda os funcionários da loja a ajustar seus próprios padrões de qualidade pessoais a um nível apropriado para os tipos de clientes que a Micro Med atende, o que, por sua vez, ajuda a loja a alcançar o equilíbrio certo entre qualidade e eficiência. Essa é uma questão delicada na indústria médica, que está cada vez mais preocupada com os custos, mas onde as peças ainda precisam parecer perfeitas. "Você quer incutir um desejo de perfeição", diz o Sr. Davis, "mas, ao mesmo tempo, você não quer que eles percam tempo alcançando um nível que está além dos requisitos práticos do trabalho." É um equilíbrio delicado, e ele sente que não se prestará a trazer mais usinagem do tipo commodity para a mistura. Ou a oficina teria custos excessivos para essas peças ou, pior, introduziriam uma ambiguidade destrutiva na oficina sobre o que significa "bom o suficiente".

Portanto, a Micro Med continuará a se concentrar em partes difíceis. O Sr. Davis acredita que há muito mais deles por aí, e ele está mais do que disposto a arriscar a capacidade de sua loja de continuar a competir com sucesso por esse trabalho. MMS

Nota do editor:Duas semanas após nossa visita à Micro Med, a empresa anunciou que havia sido vendida para a Uniform Tubes, fabricante de componentes tubulares personalizados. A Uniform Tubes dará à Micro Med maior suporte de engenharia e vendas. De acordo com Joe Davis, a gestão e a missão da empresa permanecerão intactas.