La rápida evolución de la moderna tecnología de corte por láser

Jun 13, 2023

Las máquinas de corte por láser de hoy en día tienen tareas automatizadas que incluso los sistemas más avanzados de hace unos años no podían hacer. El ritmo del cambio tecnológico en el corte por láser ahora se mide por meses, no por años.

La velocidad a la que operan las máquinas de corte por láser de fibra es difícil de ignorar. Hacen que las máquinas de corte por láser de CO2 de hace solo 10 años parezcan dolorosamente lentas.

Pero la velocidad no es la única razón por la que los fabricantes de metal invierten regularmente en nuevas capacidades de corte por láser. Las máquinas de hoy tienen tareas automatizadas que incluso los sistemas más avanzados de hace unos años dependían de la intervención del operador para lograrlo.

A medida que los fabricantes de metal aprenden a hacer más con menos, no por elección, sino debido al ajustado mercado laboral, se están apoyando en la tecnología para mantener la producción en movimiento de manera eficiente en el taller. Ese mismo pensamiento se aplica al corte por láser. Considere lo que hace la tecnología de corte por láser de última generación para el fabricante de metal de hoy en día.

De enero de 2020 a agosto de 2021, los precios del acero aumentaron un 219 %. Por infrecuentes que sean, aún representan un riesgo para cualquier taller que no esté en su mejor forma financiera.

Aquí es donde los potentes algoritmos de anidamiento, que se encuentran en el moderno software de programación de máquinas de corte por láser, pueden marcar la diferencia. Un fabricante de metal puede pasar de nidos estáticos simples que coinciden con el flujo de trabajo a través del taller a anidamientos más dinámicos donde se pueden incluir diferentes trabajos en el mismo nido para maximizar la utilización del material y reducir los desechos.

Este tipo de poder de programación da como resultado nidos con un corte de línea común más inteligente. Por ejemplo, el láser hace un corte que termina siendo un borde común para dos partes distintas. El poder de la computación puede tomar ese arreglo de anidamiento y expandirlo para incluir cuatro partes que podrían compartir líneas de corte en una cuadrícula de dos por dos o incluso una colección de partes diferentes que comparten un borde común resultante de un corte.

Los algoritmos de anidamiento de hoy son simplemente más robustos que los de hace cinco años. El poder de cómputo disponible para las máquinas de hoy en día las hace mucho más eficientes para descubrir no solo las mejores formas de colocar tantas piezas como sea posible en una hoja sin desperdiciar demasiado material, sino también para calcular la forma más eficiente de hacer los cortes para maximizar tiempo de producción y minimizar el desgaste de los consumibles.

Si un operador de láser ha estado presente durante al menos 10 años o más, recuerda lo que se necesitaba para garantizar un corte adecuado. Tenían que estar más comprometidos con el proceso de corte, manteniéndose al tanto de numerosos factores, como la inspección manual, el cambio, el centrado de la boquilla y la calibración de la posición de enfoque para garantizar que fuera la correcta para cada configuración de material. No hace falta decir que preparar el láser para cortar no fue tan fácil como presionar un botón.

Hoy en día, es necesario contratar a un operador, pero en realidad no se necesita gran parte de la intervención manual que se requería con las generaciones anteriores de tecnología de corte por láser. La idea detrás de las máquinas actuales es que un taller de fabricación necesita un operador que se familiarice y se sienta cómodo con el equipo en un corto período de tiempo. Parte de la razón por la que una empresa puede invertir en tecnología de corte por láser más nueva es para disfrutar de mejores eficiencias de corte, y eso no puede suceder si la máquina no produce piezas porque nadie sabe cómo hacerla funcionar.

Es por eso que los controles actuales están diseñados para parecerse a algo que se encuentra en los dispositivos de computación tipo tableta. Los íconos son predominantes y los operadores pueden deslizar la pantalla para activar los comandos. Los controles están diseñados para aquellos que probablemente nunca antes hayan trabajado en la industria.

La inteligencia artificial incorporada en los controles de la máquina permite que las máquinas de corte por láser entreguen piezas que cumplen constantemente con las especificaciones de calidad.

Dado lo sucedido durante la pandemia, esta simplificación de la interfaz de control es oportuna. Por ejemplo, cuando los restaurantes y hoteles cerraron en 2020 porque todos se quedaron en casa y suspendieron los planes de viaje, muchos de estos trabajadores desplazados encontraron trabajo en el sector manufacturero. Es posible que hayan requerido una curva de aprendizaje mucho más larga para familiarizarse con las máquinas más antiguas, pero con la interfaz de control y las funciones de automatización fáciles de usar de hoy en día, la curva de aprendizaje se ha reducido increíblemente.

Considere lo que era necesario hace solo 10 años si un operador de láser notaba demasiadas rebabas en la parte inferior de las piezas cortadas con láser. Un operador habría tenido que manipular el enfoque o tal vez ajustar la velocidad de corte para que redujera un poco la velocidad de corte. Ahora, la máquina puede usar inteligencia artificial (IA) para ajustar los parámetros de corte sobre la marcha y evitar la creación de rebabas. Lo hace automáticamente. La máquina posee la experiencia, por lo que el operador no necesita cientos de horas de experiencia en la máquina para ser eficaz.

¿Quieres otro ejemplo? Hablemos de la prueba de inyectores, que también solía ser un proceso manual. Si los bordes cortados con láser fueran evidentes para el operador, tendrían que detener la producción para ver si la boquilla estaba dañada. Ahora el equipo tiene una cámara que mapea la cara de la boquilla y mira el orificio, evaluando la calidad y la vida útil. Luego, el operador ve una representación visual de esa boquilla. Si es verde, la máquina considera otros parámetros de corte y realiza los ajustes necesarios. Si es amarillo o naranja, hay algún daño presente y es posible que se necesite una boquilla nueva. Si es rojo, la máquina no usará la boquilla porque sabe que la boquilla sería la responsable de los malos resultados de corte. En muchos casos, es posible que el operador de la máquina de corte por láser ni siquiera sepa que se está realizando esta revisión de la boquilla.

Para otro buen ejemplo, mire hasta dónde han llegado los ajustes de distancia focal. En el pasado, la distancia focal se ajustaba al tipo de lente de enfoque utilizada, que normalmente se encuentra en un cartucho. Al cortar 20-ga. material, un 5-in. La lente se usaba comúnmente porque producía cortes de mejor calidad y velocidades de corte más rápidas. Una de 7,5 pulgadas. la lente era agradable porque podía cortar 20 ga. y luego corte 1 pulgada, pero no cortaría 20 ga. tan rápido como pudo con un 5-in. lente. También hubo un 10-in. lente, y eso fue para el procesamiento de nitrógeno espeso.

Incluso cuando debutó el corte por láser de fibra, era la misma idea. Las tiendas pueden tener 4, 5 u 8 pulgadas. lente, todo dependiendo del tipo de material y gas de asistencia que se utilice.

En todos estos escenarios de lentes diferentes, el operador tuvo que cambiar la lente. Nunca fue realmente una tarea difícil, pero presentó una posibilidad de error humano y reducción de la productividad. Cualquiera que haya estado involucrado en el cambio de lentes diría que no lleva tanto tiempo, y eso es cierto en la mayoría de los casos. En poco menos de un minuto, el operador de una máquina de corte por láser podría desconectar el cartucho con la lente, devolverlo a un área de almacenamiento cercana, insertar el nuevo cartucho y comenzar a cortar. Pero como parte de ese procedimiento de cambio de lente, las mejores prácticas requerían limpiar la lente antes de colocarla en la máquina. Eso podría extender el cambio a unos cinco minutos con un operador eficiente. Tómese esos mismos cinco minutos y considere el tiempo de inactividad para cada cambio de lente en cada turno durante un año. Eso es mucho tiempo de corte perdido.

Ahora, los cabezales de corte pueden ajustar la distancia focal sin cambiar la lente. Los mismos cabezales de corte pueden tener un ajuste de 3,75 pulgadas a 10 pulgadas. El operador de la máquina selecciona el tipo y el grosor del material en el panel de control, y la longitud de enfoque real cambia automáticamente.

De hecho, las máquinas de corte de hoy en día pueden marcar una distancia focal adaptada al trabajo exacto. En lugar de estar encerrado en un 5 o 7,5 pulgadas. lente, una máquina de corte por láser moderna puede ajustarse a una longitud de 0,05 pulg. incrementos La flexibilidad está integrada en la máquina para obtener la mejor calidad, el mejor rendimiento o la mejor combinación de calidad y rendimiento.

Mientras que los operadores solían ser el control de calidad de facto del rendimiento de la máquina de corte por láser, ya no tienen que cargar con esa carga cuando trabajan con una nueva máquina de corte por láser. La IA se introdujo para ayudar a que las piezas de calidad sigan saliendo de la máquina, incluso cuando un operador sin experiencia está en los controles.

El cabezal de corte está equipado con una cámara y un micrófono al lado. Ahora, al igual que un operador experimentado que puede darle la espalda a una máquina y saber que la configuración del proceso es correcta con solo escucharla, la máquina puede hacer lo mismo. Está escuchando y observando el proceso de corte en tiempo real, y sabe cómo se ve y suena un buen corte. Por ejemplo, cuando el corte es bueno, la máquina se acelera hasta que determina que se alcanza la velocidad óptima mientras mantiene una calidad de borde óptima, lo que aumenta aún más la productividad.

Los brazos de clasificación de piezas automatizados ahora vienen equipados con herramientas ubicadas en el cabezal de un rotativo. Ya no es necesario que el brazo vaya a una estación de herramientas para un cambio.

Este tipo de IA es muy sofisticado, tanto que puede notar la diferencia entre perder el corte y simplemente cortar mal. Digamos que el cabezal de corte detecta una rebaba en una pieza. El cabezal de corte termina la operación, pero luego de que el cabezal se levanta, la máquina toma fotografías de la boquilla para determinar si la boquilla es la culpable del mal corte. Si la boquilla es la culpable, la máquina la apaga y vuelve al último corte. Si la boquilla no es la culpable, la máquina realiza ajustes a las condiciones de corte. Si la máquina no puede corregir el problema después de cinco intentos, se activa una alarma de parada y se envía una notificación automática a un operador o supervisor. Eso es un inconveniente para la persona que tiene que ir al taller para hacer ajustes en el trabajo, pero es mejor que encontrar piezas soldadas después de un fin de semana completo sin funcionar.

AI brinda soporte que simplemente no estaba disponible para los operadores hace 10 años. Las máquinas actuales rastrean más de 250 condiciones de corte que involucran todo tipo de materiales y espesores. Toda una vida de experiencia en máquinas ahora se ha integrado en el software operativo de la máquina.

Así como las velocidades de corte por láser han aumentado a lo largo de los años, también lo ha hecho la automatización que carga y descarga estas máquinas. Una máquina de corte por láser moderna con velocidades de corte asombrosas no le hace mucho bien a un taller si está esperando que le entreguen el material. La automatización tiene que ser tan rápida o más rápida que el láser.

Con la automatización moderna actual, se puede tomar una hoja de una paleta, separarla si las hojas se pegan, medir su grosor y luego llevarla a la mesa de trabajo y transportarla al láser para comenzar el proceso de corte en menos de 50 segundos. En la gran mayoría de los casos, el láser no terminará de cortar una hoja entera en menos de un minuto. Siendo ese el caso, la automatización garantizará que el láser nunca se muera de hambre.

Por supuesto, los avances tecnológicos no se detienen simplemente con la entrega de láminas y la eliminación de piezas/esqueleto. Los fabricantes de equipos de fabricación también han dedicado mucho tiempo y esfuerzo a la clasificación de piezas, y las mejoras en esta área son muy notables de un año a otro.

Considere que se han utilizado herramientas equipadas con ventosas e imanes para clasificar piezas de láminas cortadas con láser, pero en algunos casos, las herramientas en los brazos de clasificación de piezas tuvieron que cambiar debido al tamaño o peso de las piezas que se movían. Hoy en día, los brazos no tienen que detener la clasificación de piezas para trasladarse a una estación de herramientas y recoger la herramienta adecuada para el trabajo; ahora estos cambios de herramientas ocurren mientras la máquina está realmente en movimiento rápido porque todas las herramientas ya están en el cabezal de una rotativa. Ya no hay tiempo de cambio de herramienta.

El software utilizado para ejecutar la clasificación de piezas también ha mejorado. Este software inteligente puede aplicar clasificaciones de complejidad a las piezas para garantizar que todas las piezas de un esqueleto se puedan eliminar sin poner en peligro la eliminación de otras piezas. Por ejemplo, el software reconoce una pieza con muchos relieves de plegado, lo que podría afectar su salida del esqueleto. Si el clasificador de partes recogió esa parte primero, el esqueleto también podría venir con la parte, sacudiendo otras partes sueltas y arriesgándose a que caigan debajo del esqueleto donde no podrían retirarse automáticamente. En este caso, el software identifica la parte difícil de quitar y la recoge en último lugar. Un operador de máquina no tiene que ser el juez de qué orden se deben recoger las piezas.

El software también es útil para colocar las piezas en una determinada orientación. En algunos casos, el departamento de plegadoras necesita que las piezas estén organizadas para que el grano esté en la misma dirección. La automatización de la clasificación de piezas hace que esto suceda, ayudando a que la operación de doblado posterior siga el ritmo de la máquina de corte por láser.

Cuando se trata de corte por láser de última generación, lo último es lo mejor. La tecnología sigue avanzando para hacer que las máquinas sean más fáciles de usar y más eficientes.

La velocidad de producción de estos dispositivos realmente marca el ritmo de toda la operación de fabricación de metal. Es por eso que la actualización de la tecnología de corte por láser no puede verse estrictamente desde una perspectiva de corte. Las prensas plegadoras tienen que mantenerse al día. Los soldadores, los empleados más difíciles de encontrar, deben ser productivos y contar con kits completos de piezas de calidad, para que puedan soldar, sin buscar piezas ni intentar hacer que las piezas encajen en un accesorio.

Para que la tecnología de corte por láser de última generación tenga el mayor impacto en una organización de fabricación, debe trabajar en conjunto con otros equipos de fabricación modernos. La realidad es que esto no es una decisión de una sola vez. La tecnología de corte por láser y la automatización de soporte continúan mejorando cada año, lo que crea la necesidad de analizar de manera crítica la capacidad de fabricación de una empresa con mucha más regularidad.