Integración y automatización de procesos para apoyar la fabricación de maquinaria agrícola con Mazak

El rol de la maquinaria agrícola

En la agricultura moderna, maquinaria como tractores y cosechadoras desempeñan un papel importante en la producción y el suministro estable de productos agrícolas. “Maquinaria agrícola” es una expresión general que designa a las máquinas que se utilizan para reemplazar el trabajo agrícola que tradicionalmente realizaban las personas y el ganado, para hacer que la agricultura sea más eficiente. La maquinaria agrícola no solo reduce la intensidad laboral de los trabajadores agrícolas, sino que también acorta las horas de trabajo y mejora la productividad por unidad de tiempo. También elimina las diferencias de eficiencia en función del nivel de habilidad de los trabajadores agrícolas, mejora la calidad y precisión del trabajo agrícola y contribuye a estabilizar el rendimiento y la calidad de los cultivos agrícolas. La maquinaria agrícola tiene una amplia variedad de usos. Muchas tareas agrícolas son realizadas con maquinaria, como labrar la tierra, hacer estribaciones y terraplenes, esparcir fertilizantes y productos químicos, quitar las malas hierbas, plantar semillas y plántulas, cosechar, etc. Las máquinas implicadas en la trilla, el secado y el almacenamiento de los cultivos cosechados, el manejo del ganado, el riego, etc. también se incluyen en la categoría de maquinaria agrícola. En los últimos años, la maquinaria agrícola que utiliza las más novedosas tecnologías, como IoT, se ha introducido como un método para aumentar la productividad con pocos trabajadores cualificados.

Retos en la fabricación de maqu+inaria agrícola

Una característica de las piezas de maquinaria agrícola es que son difíciles de fabricar en serie debido a la amplia variedad de tipos que existen. Esto es debido a que las especificaciones requeridas para la maquinaria agrícola varían en detalle según el entorno en el que se utilizan, como el clima, la extensión de la tierra cultivada y las condiciones de cultivo. En una producción de volúmenes bajos y variaciones altas, cuantas más etapas de procesamiento haya, más aumentará el tiempo de preparación y traslado entre procesos, lo que dificulta acortar el tiempo de entrega. Además, debido a que la maquinaria agrícola se utiliza en entornos hostiles como el barro y el polvo, tiende a tener una vida útil corta y también existe una gran demanda de piezas de repuesto y de posventa. Para garantizar un suministro continuo y estable de piezas, es necesario acortar los plazos de producción. Además, al igual que otras industrias, las empresas relacionadas con la agricultura también se ven afectadas por la escasez de mano de obra cualificada. En un entorno así, es difícil introducir máquinas transformadoras una tras otra, y se demanda una máquina que pueda transformar mucha variedad de piezas. Lograr un proceso de transformación eficiente con menos personal es una cuestión importante en la fabricación de maquinaria agrícola.

Mejorando la eficiencia de la producción innovando en los procesos de mecanizado

En el caso de la maquinaria agrícola, que tiene un ciclo de sustitución de piezas corto, acortar el plazo de producción es una cuestión importante. Reducir la cantidad de piezas mediante la consolidación de piezas, optimizar las etapas de procesamiento mediante máquinas multitarea y reemplazar los métodos de transformación por la tecnología más novedosa puede contribuir en gran medida a acortar los plazos de producción.

Transmisión: engranajes y ejes - Procesamiento de engranajes mediante una máquina multitarea

La maquinaria agrícola requiere transmitir eficientemente la potencia generada por un motor principal -como un motor de combustión interna o un motor eléctrico- a los ejes para el transporte y a las máquinas de trabajo utilizadas para realizar el trabajo agrícola. Los engranajes se utilizan principalmente para transmitir potencia. Los engranajes se clasifican en varios tipos y, según el tamaño, la forma de los dientes y la combinación con otros engranajes, se puede cambiar fácilmente la dirección y la velocidad de la potencia transmitida, así como la cantidad de potencia admisible. Las piezas de engranajes que se utilizan en diferentes partes de la maquinaria agrícola requieren un mecanizado con máquinas especializadas, lo que puede suponer un obstáculo para la producción y el diseño. La serie de máquinas multitarea híbridas Integrex AG de Mazak combina funciones de mecanizado de alta precisión de engranajes en una sola máquina, además del mecanizado normal de piezas. Esto permite facilitar procesos de mecanizado de piezas que antes se realizaban en varias máquinas y ahora se producen en una sola máquina. Además, en una sola máquina se puede combinar la producción de varias piezas diferentes.

Sistema hidráulico: cilindros y pistones

El recubrimiento AM reemplaza al chapado Los aperos se valen de la potencia transmitida desde la máquina para realizar tareas como la labranza. Los dispositivos hidráulicos desempeñan un papel importante en el funcionamiento de estos aperos. Los cilindros hidráulicos y los vástagos de los pistones convierten y transmiten eficientemente la potencia del motor a las máquinas de trabajo. Estas piezas se expanden y contraen repetidamente con el roce del metal entre sí, por lo que la superficie del material debe ser resistente al desgaste y a la corrosión. Normalmente, para aumentar la resistencia al desgaste, se usa el cromado, pero al reemplazarlo por un recubrimiento AM (fabricación aditiva), que es un proceso en el que se irradian, funden y aplican capas de polvo de metal y un láser simultáneamente, es posible lograr la misma o mejor funcionalidad. Los procesos de recubrimiento convencionales consumen mucha electricidad, tienen largos plazos de entrega y requieren la eliminación de líquidos residuales, lo que supone una gran carga para el medio ambiente. Además, puede producirse el descascarillado del recubrimiento tras el procesamiento y la oxidación de la base debido al agrietado. El recubrimiento AM puede reducir las emisiones de CO2 en un 80% y los plazos de entrega en un 70% en comparación con los procesos de recubrimiento convencionales. Además, no produce residuos industriales que afecten al medio ambiente. Además de para recubrimiento, la tecnología AM de Mazak se está aplicando en un amplio rango de fabricación de piezas, incluyendo la fabricación aditiva de dientes de engranajes y la reparación de grietas y piezas desgastadas de moldes de fundición y fundición a presión. La maquinaria agrícola seguirá desarrollándose. A medida que se avanza hacia un funcionamiento totalmente automático mediante la conducción autónoma y la monitorización remota, se prevé que aumente aún más la demanda de una funcionalidad y fiabilidad mejoradas de los sistemas hidráulicos.

VALOR REFORZADO Y REDUCCIÓN DE MANO DE OBRA A TRAVÉS DE EQUIPOS DE AUTOMATIZACIÓN

Los beneficios de introducir sistemas de automatización no se limitan a mejorar la productividad y solucionar la escasez de mano de obra. En el sector de la maquinaria agrícola, que se prevé que seguirá creciendo en el futuro, el mayor beneficio estriba en que los trabajadores podrán asumir tareas de mayor valor añadido.

Motor de combustión interna: carcasas y cajas de engranajes - Producción de volúmenes variables con la línea flexible PALLETECH

La potencia de los motores de los tractores varía considerablemente, desde alrededor de 10 kW hasta más de 100 kW, y a veces se procesan más de 50 tipos diferentes de piezas de motor y sistema de transmisión en una sola línea. Los sistemas de automatización contribuyen al ahorro de mano de obra en la producción de volúmenes bajos y variación alta y volúmenes medios y variación media, necesarios para la fabricación de piezas de maquinaria agrícola. La introducción de un sistema de este tipo mejora la eficiencia de la producción y, al mismo tiempo, reduce la mano de obra, ya que permite que las máquinas funcionen de noche y en días festivos.

El sistema de automatización de Mazak, PALLETECH, también se puede utilizar para construir un sistema mixto de diferentes tipos de máquinas, incorporando centros de mecanizado horizontales, centros de mecanizado de 5 ejes, máquinas multitarea y máquinas de tallado automático de engranajes (AG) para lograr una integración de procesos aún más avanzada. Realizando múltiples procesos en la misma línea, se puede minimizar el tiempo de espera entre procesos. Además, el controlador PMC NEO apoya la operación programada, por lo que las instrucciones de configuración y las herramientas que faltan se pueden confirmar por adelantado. Mediante el uso del “Tool Transport System”, un almacén de herramientas de gran capacidad, se pueden suministrar automáticamente desde el almacén las herramientas que faltan o están llegando al final de su vida útil. También facilita el traslado de herramientas entre máquinas, evitando paradas inesperadas de las máquinas debido a la falta de herramientas.

Fuente: IZARO