CLas punzonadoras de control numérico ofrecen ventajas únicas sobre otros procesos de corte y conformado de chapa metálica, desde añadir formas hasta punzonar múltiples orificios como un patrón establecido de un solo golpe. A menudo, los fabricantes emplean punzonadoras CNC además de láser, chorro de agua y otras máquinas de corte para aumentar la flexibilidad, la capacidad y la productividad. Las máquinas combinadas de punzonado y láser también se utilizan en muchas operaciones de fabricación. La cuestión es: Las punzonadoras CNC son un potente arsenal para los conformadores y fabricantes de chapa de éxito. 

Y, al igual que sus compañeras de corte, las punzonadoras CNC aprovechan la rápida evolución del software de anidado para producir piezas con rapidez y precisión, al tiempo que optimizan la utilización del material. Para obtener más información sobre las tendencias de punzonado CNC en todo el sector relacionadas con el anidado, y una lista de consejos de anidado para fabricantes, MetalForming se puso en contacto con Gary C. Carnall, director regional para Europa, Oriente Medio y África de Metamation, una empresa del Grupo Trumpf especializada en software CAD/CAM para chapa metálica, con oficinas centrales en EE.UU. dentro de la Smart Factory de Trumpf en Chicago, IL.

Diferentes diseños de punzonadoras para diferentes aplicaciones

"A diferencia de las máquinas de corte por láser que no emplean herramientas, las herramientas limitan el anidado en las punzonadoras CNC", afirma Carnall, citando una desventaja comúnmente atribuida al punzonado CNC. Por otra parte, señala que algunas ventajas que se atribuyen al corte por láser frente al punzonado CNC pueden convertirse en desventajas. "Por ejemplo, en teoría, una pieza puede anidarse en cualquier ángulo para el corte por láser. Pero si esa pieza cortada por láser necesita doblarse, puede agrietarse debido a la dirección desfavorable del grano".

Así pues, la dirección del grano se convierte en un factor a tener en cuenta en el anidado para el corte por láser y el punzonado CNC. 

El estilo concreto de las punzonadoras CNC también afecta al anidado.

"Los punzones trazan el perfil exterior de la pieza al hacer un cuadrado, por ejemplo", dice Carnall. "El tipo de punzonadora determina cómo se hace. Las punzonadoras de torreta y las de raíl requieren métodos diferentes, y cada una sirve muy bien para nichos concretos."

En una máquina de raíles, una herramienta puede girar en cualquier ángulo, explica Carnall, lo que proporciona flexibilidad en el anidado y el rendimiento. Una máquina de torreta, con algunas excepciones, no puede hacer eso, o tiene una funcionalidad reducida con tal vez unas pocas herramientas que pueden girar.

"Perforar dos rectángulos de 1⁄4 pulgadas en una máquina de estilo torreta, por ejemplo, podría requerir anidar uno en una orientación de 0 grados, y el otro en una orientación de 90 grados", dice. "Esto elimina parte de la capacidad y la posibilidad de ahorrar material y velocidad".

Pero, de nuevo, cada estilo de máquina tiene su hogar.

"Un OEM, por ejemplo, puede no necesitar muchas herramientas", dice Carnall, debido a una cartera de piezas limitada y más uniforme. "En este caso, una máquina de raíles puede ser más ventajosa. Las máquinas de torreta ofrecen la posibilidad de disponer de más utillaje, una consideración para los talleres".

Combine la gestión de máquinas con los conocimientos de anidamiento

Para cada estilo de máquina, la gestión de la máquina y el anidado pueden aportar mejoras significativas en el rendimiento y la eficacia general de los equipos (OEE). La gestión de la máquina desempeña un papel crucial, según Carnall, ya que un anidado eficaz significa mucho más que el número de piezas colocadas en una chapa. 

"Algunos fabricantes llenan una hoja con 30 piezas", explica, "pero puede que ese día sólo necesiten 10 de ellas. El resto se convierte en inventario o trabajo en curso (WIP) que permanece inactivo durante una semana hasta su entrega o procesamiento adicional. El exceso de inventario se convierte en un importante coste añadido".

La combinación de la capacidad de anidado con una gestión adecuada de la máquina -programación, determinación del tamaño adecuado de las hojas, etc.- añade eficacia al proceso de producción global.

Carnall y el equipo de Metamation se enfrentaron a varios retos en un proyecto para fabricantes de equipos originales.

"Escaneando más de mil piezas producidas por este fabricante en una punzonadora de torreta, pudimos determinar el uso de las herramientas", recuerda Carnall. "Con los datos, identificamos las herramientas necesarias y las innecesarias. Por ejemplo, supongamos que un fabricante debe punzonar un cuadrado de 2,5 cm, un cuadrado de 0,75 cm y un cuadrado de 0,50 cm para recortar el centro de una pieza y hacer una abertura. Esto no requiere tres punzones cuadrados diferentes, lo que elimina la necesidad de algunas herramientas. Hacerlo puede requerir un golpe extra o dos, pero libera capacidad de la torreta para permitir otras herramientas necesarias. 

"Escaneando y eliminando las herramientas innecesarias, llegamos a una carga de torreta estándar", continúa. "Esto permitió mezclar una variedad óptima de piezas al anidar, proporcionando una utilización del material mucho mayor, así como un mayor rendimiento". En este proyecto, el anidado dinámico combinado con la gestión de la máquina redujo las hojas necesarias de 130 a 69 para la tirada de producción, lo que supuso un enorme ahorro de material y una mejora de la productividad. Evidentemente, el anidado desempeñó un papel importante, pero la gestión adecuada de la máquina desempeñó un papel aún mayor".

Conclusión: El software de anidado aporta mucho, pero asegúrese de examinar la punzonadora: cómo funciona, el utillaje que se utiliza, etc. 

Agrupar piezas similares

En esta línea, agrupar piezas y trabajos de piezas similares proporciona más beneficios, según Carnall, que ofrece formas de hacerlo utilizando como ejemplo las capacidades específicas del software.

"El programa lo consigue de dos formas fundamentales", explica. "Puede crear lo que llamamos nuestro trabajo de anidamiento, que incluye los requisitos del día. Al anidar, el motor de anidamiento analiza las herramientas necesarias. Si un escenario implica la necesidad de más herramientas de las que la máquina puede proporcionar de una sola vez, divide automáticamente la configuración de la torreta. Agrupa tantas piezas como sea posible en la configuración de torreta A y, a continuación, crea la configuración de torreta B para anidar el resto de las piezas.

"Otro método hace recomendaciones", prosigue. "Cuando el software detecta conflictos de torreta que requieren más herramientas que espacio disponible en la torreta, el software le dice al fabricante: 'Si quitas esta herramienta y la sustituyes por esta otra, puedo mezclar estas piezas en un nido'. Este método ayuda a promover el diseño para la fabricación".

Al fin y al cabo, los planteamientos expuestos permiten completar todos los trabajos necesarios, aunque no necesariamente de uno en uno.
"Esto resulta útil para talleres que tienen poco control sobre qué trabajos se necesitan y cuándo", afirma Carnall. "Un fabricante OEM, por otro lado, puede tener más control y puede trabajar con su departamento de diseño interno para optimizar la productividad y el uso de herramientas."

Más consejos para mejorar los nidos

Metamation proporciona consejos adicionales para mejorar el anidado en punzonadoras CNC, que Carnall amplía.

En la medida de lo posible, intente conseguir una buena mezcla de piezas, pero tenga en cuenta que sacar pedidos con antelación podría afectar al trabajo en curso.

"Los talleres tienen menos control que los OEM sobre el número y el tipo de piezas que deben fabricar. Una regla general: Cuanto mayor sea la cantidad y los tipos de piezas con los que se puede jugar, mayor será la capacidad del software de anidado para aumentar la utilización del material. Una lista de demanda de 50 ó 60 piezas, en lugar de sólo cuatro o cinco, crea una mayor oportunidad para una alta utilización del material. Un motor de anidamiento trabajará a partir de restricciones, siendo la primera restricción la variedad de piezas".

Intente limitar las prioridades de las piezas para la producción, ya que esto permite que un motor de anidamiento sea más flexible en la disposición de las piezas.
"Unas prioridades excesivas ponen en aprietos a un motor de anidamiento. Es posible que sea necesario imponer restricciones debido a los calendarios de producción y a operaciones secundarias o de otro tipo. Por supuesto, los fabricantes no quieren perforar hoy el trabajo de la semana que viene, porque eso sería trabajo en curso en el taller. Pero los talleres pueden tener más control que los fabricantes de equipos originales para mezclar el trabajo de mañana según sea necesario". Por ejemplo, el proceso de corte tiene pocas restricciones, aparte de la dirección del grano del material, mientras que el punzonado puede tener restricciones de utillaje que limiten la rotación de las piezas en una chapa.

"Si las herramientas de recorte de una punzonadora de torreta sólo pueden funcionar con ángulos de orientación de 0 y 90 grados, entonces 0 y 90 grados son las únicas orientaciones de anidado disponibles. Sin embargo, el uso de tecnología de máquina con autoindexación permite a las herramientas girar su orientación. Esto proporciona más opciones para que un motor de anidado proporcione una mayor utilización del material. Evite esto en algunos materiales como el aluminio, donde la flexión sobre el grano romperá una pieza. Pero existen oportunidades para mejorar la eficiencia del nesting en aceros estándar, por ejemplo".

Es mejor quedarse con la hoja más grande posible, pero otros tamaños de hoja estándar, o incluso tamaños de hoja dobles (grande y pequeña), pueden aportar ventajas a la hora de anidar.

"Algunos fabricantes prefieren ceñirse a un único tamaño de chapa, pero permitir que un motor de anidado seleccione entre varios tamaños de chapa puede mejorar la utilización del material. La manipulación automatizada de las chapas puede ayudar en este caso, ya que el mayor aprovechamiento del material debe sopesarse con el tiempo adicional necesario para el cambio de chapas."

Revise el proceso necesario para el nesting. Algunos programas de anidamiento ofrecen un anidamiento rápido, pero luego requieren el uso de programas de optimización adicionales. Otros pueden estar repletos de diferentes estilos y métodos de anidamiento en los que encontrar el más óptimo puede llevar más tiempo, anulando así las ganancias de tiempo y ahorro de material.

"Algunos programas pueden anidar las piezas y, a continuación, configurar el utillaje, lo que no siempre funciona. Otros programas pueden realizar el anidado basándose en el utillaje disponible. Aunque la primera opción puede ofrecer una mayor utilización del material, sólo cubre la geometría de anidado. Algunos fabricantes pueden caer en la trampa de ver un mayor aprovechamiento del material, prepararse para cargar una chapa y darse cuenta de que no pueden punzonar ese nesting porque no tienen las herramientas disponibles".