Automação na Aztalan Engineering

A automação de máquinas-ferramenta não é uma ideia nova na Aztalan Engineering de Lake Mills, Wisconsin. Em vez disso, para este fabricante contratado, usar a automação para carregar e descarregar peças é uma prática estabelecida. Na década de 1990, a empresa assumiu a produção de um conjunto de componentes de outra oficina, comprando e instalando os dois tornos CNC carregados por robôs que esta oficina anterior usava. A célula oferece alta produtividade até hoje.
E, no entanto, a experiência com esses robôs não significava que o terceiro torno adicionado a essa célula ganharia um robô próprio. Quando a demanda crescente por esses componentes justificou um novo processo envolvendo um torno adicional, Aztalan observou atentamente para ver se o carregamento manual desse torno adicional era suficiente para manter o ritmo. Foi por um tempo. Mas quando a demanda foi prevista para aumentar ainda mais, ficou claro que um novo robô era necessário para a máquina mais recente. Portanto, um robô FANUC M10iA foi adicionado a este torno Okuma LB 2000. Assim, esta célula em Aztalan agora inclui robôs e tornos que estão separados em idade por quase 20 anos. A célula é um dos vários exemplos de automação de máquinas-ferramenta nesta empresa. A extensão em que Aztalan usa a automação é instrutiva por vários motivos. Primeiro, ilustra a variedade de opções de automação que podem fazer sentido em um ambiente de usinagem de contrato. Mas em segundo lugar, e talvez mais significativamente, a experiência de Aztalan fornece uma ilustração de por que não se deixar influenciar pelo desafio de abraçar a automação. Aztalan enfrenta esse mesmo desafio. A empresa está avançando rapidamente e o aumento da capacidade por meio da automação costuma ser a melhor maneira de atender às demandas de produção. Mas mesmo assim, diz Kirk Kussman, diretor de vendas e marketing da empresa, as tecnologias de automação tendem a enfrentar obstáculos extras quando se trata de uma justificativa vencedora. Como ele mesmo diz, “é sempre difícil comprar uma máquina que não produza um chip diretamente”. Compondo este desafio está a gama de possibilidades de automação. Ter sucesso com um tipo de automação não revela o valor de outras abordagens. Por exemplo, o sucesso com os tornos carregados por robôs não foi suficiente para mostrar à empresa a melhor maneira de automatizar um determinado processo de usinagem de manifold. Aqui, a melhor solução não foi um robô, mas um sistema de paletes flexíveis Fastems em conjunto com um centro de usinagem horizontal. Em vez de chegar a essa solução por conta própria, Kussman diz que a Aztalan a adotou depois que seu fornecedor de máquinas-ferramenta, Morris Midwest, argumentou que também havia uma maneira econômica de automatizar a produção desse número de peça. Conscientização Parte do motivo pelo qual Aztalan está avançando rapidamente hoje é a decisão deliberada da empresa de fazê-lo. Há cerca de 4 anos, a empresa lançou um esforço de vendas e marketing com o objetivo de aumentar seu volume de negócios. A empresa tinha pouco reconhecimento de marca na época, mas agora é mais amplamente reconhecida, principalmente pelos fabricantes de tecnologia médica – o setor responsável pela maior parte dos negócios da loja. Dentro deste campo hoje, diz o Sr. Kussman, Aztalan rotineiramente faz lances em grandes RFQs. A empresa também conseguiu conquistar a confiança de empresas de engenharia de projeto, um benefício que permite que a empresa se envolva no desenvolvimento de novos produtos por meio de consultoria sobre sua fabricação. Tudo isso levou a um aumento da atividade. A empresa respondeu em parte com a expansão, com o próprio CEO da empresa, Jim Brey, projetando a instalação de expansão que mais que dobrou o espaço de produção quando foi inaugurada há dois anos. A empresa também aumentou a equipe, além de aplicar a automação para aumentar o valor que os funcionários podem oferecer. Um torno de eixo duplo LFS carregado por pórtico Okuma é outro exemplo de automação que funciona bem no ambiente desta empresa. Embora a Aztalan seja uma oficina terceirizada (o que significa que grande parte de seu trabalho vem de acordos de longo prazo), ela ainda precisa ser tão responsiva quanto uma oficina para atender aos requisitos de quantidade e entrega de peças muitas vezes fluidos dos clientes. A máquina LFS, que possui dois fusos de torneamento voltados para frente, tem sido valiosa para usinagem de alto volume de uma peça automotiva. O pórtico suspenso não só carrega e descarrega a peça, mas também a passa entre os fusos para usinagem do lado A e do lado B, mantendo várias peças em trabalho a qualquer momento. Mais recentemente, a oficina atribuiu um segundo número de peça a esta máquina e está preparando garras de mandril e garras para uma família de quatro peças a ser atribuída a ela também. Embora o torno de eixo duplo carregado por pórtico seja um recurso eficiente de alta produtividade, ainda é uma máquina CNC com a flexibilidade que isso implica, permitindo transições rápidas entre diferentes números de peças, conforme necessário. Preenchendo o tempo Algo semelhante pode ser dito do centro de usinagem horizontal, também de Okuma, que é atendido pelo sistema de paletes da Fastems. Dos dez paletes com este sistema, cinco são configurados para executar uma peça específica - um manifold usinado em alumínio sólido. Em cada um desses cinco paletes, a lápide contém oito peças de alumínio, quatro blocos para usinagem do lado A e quatro peças parcialmente usinadas para usinagem do lado B. Os paletes restantes estão disponíveis para execuções de produção de outras peças durante as pausas na produção desses manifolds, que são entregues a uma taxa de cerca de 15.000 por ano. Aztalan poderia produzir esta peça de forma eficiente usando um HMC independente. Mesmo com oito peças por lápide, carregar um conjunto de peças manualmente em um palete no HMC enquanto o conjunto atual é executado no outro palete pode eliminar essencialmente o tempo de configuração. No entanto, o próximo passo além da produção do HMC é algo como o sistema Fastems. O que essa automação adiciona ao HMC já eficiente é o tempo perdido quando nenhum funcionário está presente. Aparentemente, isso não é muito tempo. Com dois turnos de 10 horas, Aztalan captura 20 horas de cada dia de trabalho. E, no entanto, a usinagem sem luz com o sistema de paletes aumenta drasticamente a capacidade deste HMC. Em um dia de semana, o sistema de paletes mantém a máquina funcionando durante as 4 horas restantes. Durante o fim de semana, permite mais 6 horas de produção. Essas 26 horas extras de usinagem aumentam a produção do HMC em mais de 20%. Mesmo quando a equipe está presente, de fato, a máquina equipada com sistema de paletes está funcionando essencialmente sem supervisão. Normalmente, o operador tem até 6 horas para se afastar e cuidar de outras máquinas antes de retornar para descarregar peças acabadas e carregar novas. Mantendo o ritmo Esses tornos carregados de robôs – as máquinas com as quais o uso de automação de Aztalan começou – fazem componentes para um sistema de entrega de drogas. A automação nesta célula, que agora inclui o robô adicionado ao mais novo torno, libera o operador da célula para realizar a tarefa vital de inspecionar peças acabadas. As tolerâncias dimensionais dos componentes de acoplamento usinados nesta célula são exatas, com recursos que incluem até convexidade geral ou concavidade (dependendo da peça) de 5 mícrons. A Aztalan investiu em tecnologia de medição para que a inspeção necessária para essas peças possa acompanhar a usinagem automatizada. Um sistema de medição de formas Tropel da Corning usa metrologia a laser para mapear peças acabadas. O dispositivo representa um nível de tecnologia de inspeção raramente visto em um ambiente de usinagem por contrato. E isso sugere o próximo nível de desafio que a automação normalmente traz. Os sistemas de produção automatizados costumam ser tão produtivos que manter o fluxo de trabalho requer sistemas responsivos antes e depois da usinagem. A medição eficiente atende à demanda de velocidade após a usinagem. Enquanto isso, o Sr. Kussman diz que investir no software Exact JobBoss – não apenas comprá-lo, mas também dedicar tempo para colocar todas as suas capacidades em ação – foi essencial para organizar o trabalho antes da usinagem e preparar a produção com mais eficiência. Tornar o processo ainda mais responsivo antes da usinagem é o principal desafio da oficina agora, diz ele. A empresa está procurando maneiras de expandir sua capacidade de programação CNC para acompanhar o fluxo de trabalho ainda acelerado. A programação do chão de fábrica será parte da solução, diz ele. Há talento no chão de fábrica e nem todo trabalho precisa ser programado em Engenharia. Além disso, a empresa aprenderá a confiar mais na automação do software CAM para gerar caminhos de ferramentas de rotina automaticamente, mas isso não é fácil, diz ele. Compreensivelmente, os programadores querem garantir que todos os recursos críticos de uma peça de alto valor sejam programados corretamente. Como resultado, eles preferem supervisionar cada etapa de programação diretamente. Assim, uma coisa é apagar as luzes de um processo de usinagem, porque é possível observar o robô e a máquina-ferramenta em ação antes que as luzes se apaguem. Mas apagar as luzes dentro da programação é uma questão diferente, porque o software não oferece uma maneira semelhante de espiar dentro. Portanto, a adoção da automação CAM implicará ainda mais confiança do que o carregamento automatizado de peças. A máquina-ferramenta, ao que parece, é uma das partes mais fáceis do processo de automatizar.