Tendencias tecnológicas en prensas hidráulicas que aumentan la eficiencia energética y la usabilidad

La tecnología de las prensas hidráulicas ha avanzado a lo largo de los años, pero su capacidad para formar componentes muy grandes que necesitan un alto tonelaje y una flexibilidad total porque puede aplicar el máximo tonelaje en cualquier parte de la carrera sigue siendo un beneficio principal. Se muestra una prensa hidráulica de 3500 toneladas utilizada para formar un abultamiento en la cabeza de un tanque.

La tecnología de las prensas hidráulicas ha avanzado constantemente a lo largo de los años, pero a pequeños pasos en lugar de grandes avances. La tecnología se ha centrado en mejorar la eficiencia energética, el tiempo de actividad, la automatización y la usabilidad. Estos desarrollos tecnológicos hacen que las prensas hidráulicas sean adaptables y flexibles en un entorno de estampado.

A medida que el mercado se centra en la energía limpia, un número cada vez mayor de fabricantes de estampado se centran ahora en el uso de equipos energéticamente eficientes. Tecnologías como los variadores de frecuencia, que extraen energía según la demanda durante el proceso de conformado, generan ahorros en costos de energía y al mismo tiempo reducen la producción de ruido. Los circuitos de permanencia neumáticos se utilizan comúnmente para reducir el consumo de energía durante ciclos de permanencia prolongados mediante el monitoreo y ajuste de la presión mediante una bomba neumática.

Cuanto más cueste operar su equipo, más afectará directamente su retorno de la inversión. Los estampadores están entrando en el ámbito de la eficiencia energética no sólo por razones financieras, sino también por un medio ambiente más limpio.

En la industria de la prensa, aumentar el tiempo de actividad es clave para una producción a tiempo. Los estampadores buscan prensas equipadas con funciones que se centren en el monitoreo proactivo de los componentes y sistemas críticos de la prensa, incluidos el estado del aceite, el lubricante, las bombas y los motores, para minimizar el tiempo de inactividad no planificado. Tener sistemas de alerta avanzados permite a los estampadores planificar el mantenimiento durante las horas no pico.

A medida que el mercado laboral se endurece, más fabricantes de estampado están cambiando a equipos automatizados. En los últimos 10 años, la automatización se ha vuelto más rentable, lo que ha impulsado a la industria hacia células de trabajo completamente automatizadas.

La automatización puede ser tan simple como un sistema de lanzadera o tan compleja como un entorno celular totalmente automatizado con máquinas robóticas, sistemas de eliminación de desechos y sistemas de cambio rápido de troqueles.

En una celda de trabajo totalmente automatizada, los estampadores pueden formar la pieza completamente en una celda en lugar de ensamblarla en una máquina y luego enviarla a través de las instalaciones para un acabado secundario. Una celda totalmente automatizada permite a los estampadores comenzar con una pieza en blanco y terminar con una pieza completa en un área de la instalación.

La automatización no solo disminuye la necesidad de mano de obra, sino que también mejora la velocidad, el rendimiento, la calidad de las piezas y la seguridad del operador.

Uno de los mayores avances en la tecnología de las prensas hidráulicas son los controles modernos y mejorados. Anteriormente, los fabricantes de estampado tenían que depender de operadores cualificados para fabricar piezas consistentes. Ahora los controles mejorados han convertido el funcionamiento de una prensa hidráulica de un arte a una ciencia. Los controles modernos están programados para ser fáciles de usar para el operador, al tiempo que optimizan la calidad de las piezas y la formación repetible.

Con estos nuevos sistemas de control, las operaciones se simplifican utilizando parámetros de recetas que se pueden personalizar completamente para cada proceso de formado. Una vez creada una receta, los operadores tienen la opción de ingresar su número de pieza en la HMI o escanear códigos de barras o etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) en sus herramientas. Las etiquetas RFID utilizan frecuencias de radio para buscar, identificar, rastrear y comunicar información sobre la pieza al operador. Con estas tecnologías, los operadores simplemente cargan el material en bruto en la prensa y presionan el botón de inicio del ciclo; el equipo hace el resto.

El monitoreo proactivo de los componentes y sistemas críticos de la prensa, incluido el estado del aceite, el lubricante, las bombas y los motores, ayuda a los estampadores a planificar el mantenimiento durante las horas no pico.

Si bien tener una prensa personalizada según las necesidades exactas del estampador mejora la eficiencia general del proceso, las condiciones recientes del mercado han impulsado a muchos fabricantes de equipos originales a desarrollar líneas de prensas hidráulicas estandarizadas. Los estampadores a menudo no pueden esperar seis meses o más para obtener una prensa personalizada debido a objetivos y presiones internas. Comprar un diseño prediseñado aumenta el tiempo de producción y reduce el costo inicial, dos factores importantes en el panorama actual de fabricación justo a tiempo. En estas líneas estándar, los OEM pueden preconfigurar prensas con diferentes tonelajes y áreas de formación para trabajar en múltiples aplicaciones e industrias. Si bien algunos procesos siempre requerirán personalización, muchos otros se pueden realizar en maquinaria estándar.

Con las nuevas tendencias hidráulicas viene una expansión hacia nuevas industrias y aplicaciones. Las industrias espacial y de vehículos eléctricos están creciendo rápidamente, acompañadas de una mayor necesidad de maquinaria y equipos de alta precisión.

En la industria espacial, las empresas están utilizando la integración vertical debido al tamaño de los componentes. Es raro encontrar proveedores con capacidad para fabricar componentes grandes para cohetes, por lo que las empresas espaciales están buscando grandes equipos de conformado para fabricar sus piezas internamente. El volumen de producción en la industria espacial es pequeño: en muchos casos se fabrican unas 30 piezas al año.

En la industria de los vehículos eléctricos, las empresas están investigando y diseñando nuevos sistemas de propulsión y baterías para dar cabida a coches totalmente eléctricos con capacidades de largo alcance. Esto incluye a los proveedores de baterías de estado sólido que necesitan equipos flexibles para llevar sus esfuerzos de I+D a la producción.

Para algunas aplicaciones de prensas hidráulicas que requieren menos de 200 toneladas, una prensa servoeléctrica recientemente desarrollada puede ser una buena alternativa.

La razón principal por la que los fabricantes cambian a las prensas eléctricas es la precisión y la exactitud. Durante la última década, las prensas hidráulicas han avanzado en precisión, pero aún no pueden competir con la precisión que ofrecen las prensas servoeléctricas. Una prensa servoeléctrica tiene una tolerancia posicional de +/- 0,0005 pulgadas y una tolerancia de fuerza de +/- 0,5%. Una prensa hidráulica puede acercarse a esas tolerancias posicionales y de fuerza utilizando complementos como válvulas proporcionales y controladores de movimiento delta, pero aún no puede obtener las tolerancias precisas de una servoeléctrica.

Otra ventaja de las prensas servoeléctricas es el reducido mantenimiento. Estas prensas utilizan un actuador eléctrico para crear presión, por lo que se elimina la unidad de potencia hidráulica (HPU). Los estampadores no tienen que preocuparse por las fallas de la bomba, las fugas de aceite o el mal funcionamiento de las mangueras en una prensa hidráulica o las costosas reparaciones del cigüeñal y el volante en una prensa mecánica. Las prensas servoeléctricas pueden durar millones de ciclos antes de que sea necesario realizar mantenimiento. Sin la HPU, las prensas eléctricas también son más silenciosas, más limpias y más eficientes energéticamente.

Los estampadores que buscan pasar del accionamiento hidráulico al servoeléctrico también tienen la opción de modernizar la maquinaria existente, ahorrando costos y tiempo de entrega en comparación con una prensa nueva.

La limitación de la tecnología de prensas servoeléctricas está en la capacidad de tonelaje. Generalmente, la fuerza tiene un límite de 200 toneladas debido al coste de los actuadores. Cualquier aplicación que necesite más de 200 toneladas es más adecuada para una prensa hidráulica en este momento. O si las operaciones auxiliares requieren varios cilindros, una prensa hidráulica es más rentable porque una HPU es capaz de alimentar todos los cilindros.

La principal ventaja de una prensa hidráulica es su flexibilidad. Los estampadores tienen el máximo control sobre el tonelaje, la velocidad, los parámetros del ciclo y más de la prensa. Por ejemplo, si un estampador necesita alcanzar el tonelaje máximo a lo largo de toda la carrera para controlar el flujo de material durante un ciclo de embutición profunda, no podría usar una prensa mecánica, que alcanza el tonelaje completo solo en la parte inferior de la carrera. Las prensas hidráulicas son adecuadas para aplicaciones como la embutición profunda que requieren flexibilidad y adaptabilidad.

Con todos los avances tecnológicos modernizados disponibles en las prensas hidráulicas en la actualidad (por ejemplo, controles fáciles de usar, manejo de recetas, automatización y sistemas de monitoreo de prensas), su flexibilidad de conformado es difícil de superar.