Revolucionando Produção Multi-Fuso: A Abordagem Inovadora da Otto Engineering

Quando uma oficina está no mercado para máquinas-ferramenta, pode depender dos especialistas para orientação. Fabricantes de máquinas-ferramenta conhecem seus equipamentos e suas capacidades; eles devem ser capazes de determinar as aplicações para as quais são mais adequadas e aquelas onde podem falhar.

A Otto Engineering Inc. de Carpentersville, Illinois, no entanto, pensa fora da caixa e gosta de desafiar seus fornecedores com novas abordagens para práticas tradicionais. A Production Machining contou a história da Otto 15 anos atrás. Este acompanhamento mostra uma aposta dobrada no sucesso que a empresa realizou a partir de um plano que já foi tão radical que o fornecedor até relutou em vender a máquina. Embora seu uso de um multi CNC para lotes pequenos possa não ser inédito, comprar a máquina para esse propósito específico e ter enorme sucesso com a estratégia é surpreendente para a maioria fora da organização.

Sob Controle

A Otto foi fundada em 1961 para o desenvolvimento e fabricação de produtos de interruptores e acessórios de comunicação para aplicações exigentes. Originalmente produzindo interruptores rotativos e de botão, a divisão de controles agora oferece uma linha extensa de interruptores de controle, toggles e grips. Comercializa seus produtos para militares, aeroespacial, agricultura, construção e outras indústrias. Um dos projetos atuais da empresa envolve produção de interruptores para o projeto Orion da NASA, que explora a possibilidade de enviar pessoas a Marte na próxima década.

Em 2004, trabalhando através do centro tecnológico de Chicago da DMG MORI USA Inc., a Otto comprou um multi-fuso CNC Gildemeister GMC 35 ISM de seis fusos. Foi uma grande compra destinada a reduzir throughput e adicionar flexibilidade no chão de fábrica. Como se poderia esperar, algumas das corridas de peças no Gildemeister podem requerer até 10.000 peças ou mais; isso não é surpreendente. Mas o que é muito mais incomum é que a empresa também não hesita em fazer corridas requerendo apenas 50, 25 ou até cinco — sim, cinco peças; e é uma máquina de seis fusos, então uma peça extra deve ser feita. A única maneira de uma oficina ter sucesso rodando quantidades tão baixas é minimizando tempos de setup. A corrida média é entre 200 e 1.000, requerendo cerca de duas a seis horas de tempo de produção.

Embora multi-fusos sejam conhecidos por requerer setups longos, a Otto encontrou um modo de contrariar essa tendência, mantendo seus tempos médios de setup no Gildemeister em apenas cerca de 15 minutos. Dependendo do agendamento, alguns dias a máquina será configurada até seis vezes em um turno de nove horas, enquanto outros dias pode rodar um único trabalho o dia todo.

Por Que Funciona

Desde que a Otto comprou a máquina, Tom Secreto, supervisor da oficina, programou 412 peças diferentes para ela, consistindo de sete famílias de peças diferentes e um tempo médio de ciclo de 16 segundos por peça. Ele gerencia estes trabalhos com uma biblioteca de ferramentas de apenas 13 brocas frontais diferentes, 16 ferramentas de torneamento ID frontais e de retrabalho diferentes, 10 ferramentas de torneamento OD de lado do tambor diferentes, e seis ferramentas de fresamento diferentes, para um total de 45 ferramentas trocadas dentro e fora da máquina.

Apenas tarugo de alumínio do mesmo diâmetro é usado para todas as peças. As peças variam de 0,875 polegadas até 0,16 polegadas de diâmetro. Para compensar o custo adicional de material desperdiçado ao rodar peças de diâmetro menor, a Otto mantém padrões rigorosos para fornecer cavacos limpos, livres de óleo, para sua empresa de reciclagem. Eliminar a necessidade de trocar a máquina para diferentes diâmetros de barra proporciona economia significativa de tempo no setup.

Todas as ferramentas são de troca rápida, e todas as ferramentas são pré-ajustadas. O controle Siemens, com mais do que suficientes compensações de ferramentas para cada localização, fornece configuração fácil de todos os offsets de geometria para cada ferramenta. Um setup típico consiste em colocar quatro ou cinco ferramentas na máquina, carregar o programa para a peça desejada e trocar uma pinça de pick-off. Tempo extra é gasto na etapa de programação para garantir que encaixe perfeitamente na simulação. O operador pode simplesmente apertar cycle start e confiar na precisão da primeira peça.

O Sr. Secreto sabe quais peças rodarão na máquina em seguida, e ele tem o setup esperando. Todas as ferramentas pré-ajustadas e tudo necessário para o setup são mantidos em um armário ao lado da máquina. O Gerente da Oficina John Lang explica que um dos desafios do multi-fuso é configurar a distância entre o subfuso e os pick-offs, que determina o comprimento total da peça. A estratégia da Otto é montar o indicador dentro da máquina. Dependendo da peça anterior, o indicador mostra os ajustes precisos necessários para a próxima. Pode haver apenas 180 milésimos de diferença entre as duas peças, mas os ajustes são feitos exatamente, "mais ou menos nada", para garantir que a próxima peça será feita corretamente na primeira vez.

O truque é que, em vez da estratégia típica de considerar famílias de peças, a Otto olha para famílias de ferramentas, adotando uma abordagem criativa para programação. Eles olham para as ferramentas existentes e veem quais peças se encaixam com elas, mesmo que possa requerer cortes extras na peça para fazer a forma, adicionando uma quantidade mínima de tempo de ciclo. "Na maioria dos casos em um multi-fuso, já existe tempo livre porque o tempo de ciclo é dependente da operação ou deslizamento mais longo", diz o Sr. Secreto. "Por exemplo, se o deslizamento 6 é 18 segundos, e esse é o mais longo, então o ciclo é 18 segundos. Talvez o deslizamento 2 seja uma operação de furação bruta, e é apenas 12 segundos. Seis segundos a mais de operação de desbaste, então, podem ser adicionados ao deslizamento 2 sem afetar o tempo de ciclo geral." Adicionar quaisquer ferramentas à biblioteca é último recurso e quase nunca feito.

Benefícios Quantificáveis

"Na verdade, ganhamos mais dinheiro nos interruptores que produzimos quando temos tamanhos de lote menores", diz o Sr. Lang. "A margem é muito maior. A maioria das outras oficinas teria dificuldade em manter o tempo de ciclo em 15 segundos em uma peça com tanta geometria quanto estamos colocando nelas."

Ele diz que tais peças em um torno CNC convencional poderiam levar até dois minutos, e o setup seria de três a cinco horas. Os multis fazem cerca de sete vezes melhor em tempo de ciclo que um torno CNC convencional. O Sr. Lang sabe porque a Otto costumava fazer todas estas peças em tornos CNC convencionais. O retorno sobre o investimento no Gildemeister desempenhou um papel significativo no sucesso contínuo da empresa. O Sr. Lang recorda que quando começou na Otto era uma empresa de $5 milhões. Agora é uma empresa de $130 milhões, crescendo firmemente (incluindo 15% em 2018) desde a instalação da máquina.

Como as corridas curtas e tempos de setup permitem que a Otto forneça as peças tão rápido, ela está basicamente usando a máquina como seu estoque ou inventário. A empresa não mantém estoque excedente. Mesmo se um grande pedido chegar para 5.000 ou 10.000 peças, eles podem tê-las prontas no dia seguinte. Em um torno CNC convencional, levaria uma semana. Mesmo se múltiplos tornos estivessem rodando as peças, ainda levaria mais tempo por causa dos setups adicionais. Os clientes apreciam o turnaround também porque não têm que pensar em pedir com antecedência. A equipe de vendas derruba os pedidos e obtém resposta imediata em produção.

O Que Vem A Seguir

Além de suas capacidades de usinagem CNC, a Otto também faz moldagem por injeção, estamparia, montagem de cabos e overmolding de cabos, empregando agora cerca de 575 pessoas. Também comprou recentemente uma empresa de ferramentas e matrizes. Para combater os efeitos da crescente escassez de mão de obra, a empresa contrata dois aprendizes por ano direto do ensino médio. Estes aprendizes passam tempo na Tooling and Manufacturing Association de Illinois, então se estabelecem na Otto como maquinista, model maker, mold maker, ou especialista em ferramentas e matrizes, dependendo de seus pontos fortes. O Sr. Lang diz: "Fizemos um relatório cinco anos atrás que concluiu que dentro de 10 anos (cinco anos a partir de agora), metade de nossa força de trabalho estará aposentada. Precisamos resolver esse problema. Trazendo novo talento jovem, junto com a equipe de ponta da empresa de ferramentas e matrizes, estamos fazendo progressos para cobrir necessidades futuras."

Apesar de quaisquer preocupações com mão de obra, a empresa continua a crescer rapidamente. Está no processo de construir um novo centro tecnológico de 100.000 pés quadrados, programado para abrir em junho, que abrigará grande parte das operações de usinagem CNC e estamparia. Com esse prédio virá um novo Gildemeister, quase idêntico ao atual da empresa. Essa máquina está em montagem agora, programada para entrega em junho.

O multi atual esteve em capacidade próxima desde seus primeiros dias no chão de fábrica. Uma vez que a nova máquina chegue, a Otto terá mais flexibilidade para tentar diferentes estratégias de usinagem. Uma consideração é ter a nova máquina lidar com múltiplos diâmetros de peças entre 7/8" e uma polegada e um décimo sexto. "Trocar tamanhos de barra leva cerca de meio dia, então geralmente nos mantivemos longe disso", diz o Sr. Lang. "Mas teremos uma oportunidade de olhar as coisas de forma diferente novamente, e estaremos movendo ainda mais peças dos tornos CNC convencionais."

A Otto teve grande sucesso com o GMC 35 ISM, fazendo em um multi-fuso o que é considerado corridas curtas e muitos setups. Funcionou bem fornecendo peças rápido e basicamente usando a máquina para substituir um estoque para inventário. A máquina requereu uma quantidade notavelmente baixa de manutenção. Os deslizamentos ainda são originais e não requereram reconstrução. Após mais de 73.000 horas de produção, a única manutenção que a máquina requereu foi relacionada a acionamentos elétricos, cabos e alimentador de barra. A Otto prevê os mesmos resultados da nova máquina e espera crescimento contínuo impulsionado pela criatividade que estabeleceu a base até este ponto.

Para mais informações da Otto Engineering Inc., visite ottoexcellence.com ou ligue 847-428-7171.