Un fabricante de metales de Minnesota mira a su alrededor con la automatización de piezas

De la dobladora de paneles se retira una pieza larga de chapa con un dobladillo en un lado.

Todos los planes, incluidos los estratégicos, están sujetos a cambios.

Dalsin Industries, de Bloomington, Minnesota, ha estado mirando hacia el futuro mientras intenta equilibrar las oportunidades de crecimiento con la capacidad de responder a las solicitudes de los clientes. La compañía ha "superado el crecimiento promedio de la industria", según el presidente y director ejecutivo Tom Schmeling, pero eso viene con la presión de tratar de procesar más metal y producir más piezas en los 135,000 pies cuadrados de la compañía. instalación. (Dalsin Industries ocupa el puesto 31 en la lista FAB 40 de 2022 de FABRICATOR con $ 45 millones en ingresos reportados en 2021).

Desde que The FABRICATOR destacó a la empresa por ganar el Premio de la Industria 2020 de la publicación, Dalsin Industries ha agregado una línea de recubrimiento en polvo con ocho pistolas de aplicación automática. El taller también ha cambiado para dar cabida a proyectos de ensamblaje electromecánico para algunos de sus grandes clientes de fabricación por contrato.

“Aquí simplemente evolucionamos. Necesitamos evolucionar para seguir siendo competitivos y relevantes para nuestros clientes”, afirmó Bob Borgerding, vicepresidente de operaciones de producción de la empresa. "Esto está integrado en nuestro ADN y nos ha ayudado a crecer con clientes nuevos y existentes durante los últimos 80 años".

Pero la realidad sugirió que tal vez se necesitaba espacio adicional. La empresa emplea a unos 140 trabajadores y buscaba añadir un tercer turno a mediados de octubre.

"Sabíamos que estábamos alcanzando el máximo de lo que podíamos hacer aquí", dijo Schmeling.

El plan estratégico exigía estar atento a futuras expansiones. No era necesario que fuera de inmediato, pero todos en la empresa sabían que el crecimiento continuo requeriría más espacio pronto.

Gran parte de ese crecimiento provendría de lo que la empresa consideraba un área de especialización: piezas formadas de calibre fino, grandes, difíciles de manejar. Este tipo de piezas normalmente requerían dos personas en una plegadora y mucho tiempo para darles forma con precisión. Si alguna vez una pieza requirió automatización, fue de este tipo.

Dalsin Industries lo reconoció y ha empleado una paneladora P4 Salvagniniwww.salvagnini.com desde 1995 para conseguir negocios con empresas de las industrias de electrodomésticos, ascensores, medicina, sistemas de estanterías, energía renovable y transporte. (Dalsin invirtió en su primera tecnología de doblado de paneles a mediados de la década de 1990). Debido a que el doblador de paneles maneja y manipula la pieza a medida que se realizan los dobleces, normalmente una persona puede operar una celda, concentrándose en mantener los trabajos fluyendo hacia la máquina y algunas piezas. manipulación cuando las piezas formadas salen de la máquina herramienta.

Pero la empresa ha hecho mucho más que fabricar estas piezas a lo largo de los años. Ha sido agresivo al ofrecer sus servicios de ingeniería de diseño a los clientes con la esperanza de tomar piezas que podrían requerir múltiples pasos de fabricación y transformarlas en diseños que el doblador de paneles pueda formar automáticamente con quizás solo un pequeño proceso secundario para completar la pieza.

La máquina punzonadora y cizalla Salvagnini S4 y la máquina dobladora de paneles P4 son uno de los dos sistemas conectados al sistema automatizado de almacenamiento y entrega de materiales MV en las nuevas instalaciones de Dalsin Industries en Lakeville, Minnesota.

“Cuando se analiza la automatización, se eliminan algunos costos laborales y se obtiene el beneficio de la repetibilidad. Hay muchas razones para considerar la automatización por esas y otras razones”, dijo Keith Diekmann, vicepresidente de operaciones técnicas de Dalsin. “Pero cuando observamos lo que están haciendo nuestros clientes, podemos brindarles nuestros servicios de diseño para ingeniería y ayudarlos a construir una mejor trampa para ratones. Podemos ayudarlos a reducir el costo total de la pieza o incluso reducir su peso”.

Diekmann puso como ejemplo la puerta de un autobús municipal, que no sólo se rediseñó para la curvadora de paneles, sino también para mejorar el diseño general. La puerta original era un conjunto de tubos con un revestimiento de chapa metálica, compuesto por siete piezas en total. Fue rediseñado para ser un conjunto de aluminio de tres partes que redujo el peso de la pieza en un 20 % y se pudo conectar al autobús sin preocupaciones porque la automatización produce piezas consistentes que cumplen con las especificaciones del cliente.

Cuando la gerencia de Dalsin miró hacia el futuro, sabía que necesitaba más espacio de fabricación y más automatización para continuar sirviendo a su base de clientes actual y abordar nuevas oportunidades en segmentos que presentaban perfiles de piezas similares. Lo que no sabía era que la oportunidad de embarcarse en este nuevo camino de fabricación llegaría mucho antes de lo previsto.

En 2021, Dalsin se enteró de que algunos equipos avanzados de fabricación y conformado que solían estar en una importante instalación de fabricación de HVAC estaban a la venta. El OEM de HVAC tenía operaciones consolidadas en otra instalación y un extenso sistema de punzonado, corte y doblado de paneles con almacenamiento y manipulación automatizados de materiales no iba a realizar el viaje. Ese equipo necesitaba un nuevo hogar y Dalsin se preguntaba si dicha compra se ajustaba a sus objetivos estratégicos.

La necesidad de moverse estaba ahí. La intención de investigar nuevos clientes en industrias conocidas y posiblemente buscar nuevos segmentos de fabricación estaba ahí, pero los planes no se concretaron firmemente. Y la oportunidad estaba justo delante de sus caras.

"Pensamos que seríamos nosotros los que definiríamos cómo sería nuestra fábrica del futuro", dijo Borgerding.

Dalsin estaba tan intrigado con el equipo que se comprometió a comprar el sistema de fabricación y conformado sin tener aún un lugar formal para colocar las máquinas y el sistema de estanterías de almacenamiento de material. Borgerding dijo que a partir de julio de 2021 comenzó la carrera para encontrar un lugar adecuado para el sistema automatizado.

La gerencia de Dalsin pronto se dio cuenta de que iba a ser más fácil encontrar techos de 26,5 pies de altura y 40,000 pies cuadrados de espacio abierto si se tratara de una construcción nueva. Afortunadamente, el área de Twin Cities estaba experimentando una construcción comercial sólida en 2021, particularmente en edificios que tenían el espacio y la altura de techo que Dalsin estaba buscando. (Borgerding calificó el auge del sector inmobiliario comercial como un subproducto del entorno de fabricación "por si acaso" que ha surgido en los últimos años a medida que las empresas han visto cómo sus cadenas de suministro implosionaban porque no podían entregar sus productos importados en un plazo razonable. manera oportuna de fuentes extranjeras.)

Varias semanas después de la búsqueda, el equipo de Dalsin había identificado Lakeville, Minnesota, como el sitio para esta nueva instalación. Era parte de un edificio y campus más grande para empresas de fabricación y distribución. Además, la ubicación, al sur de Minneapolis y St. Paul, permitió a los camiones evitar la congestión del tráfico en la mayoría de los casos al salir del edificio de Lakeville.

A partir de ese momento, fue una carrera rápida prepararse. Según Borgerding, el contratista general ya estaba excavando los cimientos y vertiendo hormigón incluso antes de que se determinaran y acordaran los detalles finales del contrato de arrendamiento. De hecho, a finales de la primavera, Dalsin recibió el equipo de fabricación y conformado recién adquirido en el sitio de Lakeville, a pesar de que los pisos no estaban terminados. El propietario del edificio les permitió colocar 35 camiones llenos de maquinaria y estanterías de almacenamiento de materiales en el edificio de al lado hasta que se terminaron los pisos.

La máquina curvadora de paneles P4 manipula una pieza de trabajo.

“Había muchas partes móviles en este proyecto, pero lo coordinamos todo para llevarlo a cabo”, dijo Borgerding. "Ha pasado muy rápido".

Ahora, a finales de 2022, la fábrica de Lakeville funciona según lo previsto. Toda la instalación está dirigida por cuatro empleados.

Un gran sistema automatizado de almacenamiento y entrega de materiales Salvagnini MV con 350 estantes, cada uno con capacidad para 6000 libras. de 60 por 120 pulgadas. material, se encuentra en un extremo de la instalación. Para soportar el peso de un sistema de almacenamiento completamente cargado, Dalsin necesitaba verter una base de hormigón de 3 pies de profundidad. Una grúa recolectora dentro del sistema de estanterías retira las bandejas de los estantes de almacenamiento y las entrega a una columna de material activo que se encuentra en cada extremo del sistema. Desde allí, el material se alimenta a una de dos líneas, las cuales incluyen una punzonadora y cizalla Salvagnini S4 y una dobladora de paneles P4. El material que se alimenta al dispositivo automatizado de punzonado y cizallado está determinado por el trabajo que está programado para ser procesado.

Una báscula monitorea constantemente el peso de las bandejas en el almacén de materiales, lo que puede resultar útil al realizar un seguimiento del inventario. Borgerding dijo que esta capacidad es uno de los ejemplos de lo que puede ofrecer un taller conectado digitalmente: rastrear y ordenar chapa metálica según sea necesario, pero sin intervención humana.

La torre de material activo, que a su vez cuenta con 14 estantes, alimenta la unidad de punzonado y cizallado a través de un transportador, que gira la chapa hasta la posición correcta. La capacidad de punzonado del S4 es diferente del típico punzonado de torreta en el sentido de que el cabezal de punzonado tiene más de 60 punzones activos. No hay un ariete central y un punzón activo, comunes a otras punzonadoras. Rara vez es necesario detenerse para cambiar las herramientas de punzonado porque el cabezal multiprensa consta de una estructura de troquel que contiene varios punzones.

"Es una forma más rápida de punzonar", dijo Borgerding, comparando la máquina con otras tecnologías de punzonadoras.

La cizalla en ángulo recto de la máquina puede cortar en el eje X y en el eje Y de forma independiente. Se separa automáticamente según el espesor del material que se esté procesando. Esto no sólo agiliza el trabajo en cortes largos e interrumpidos, en los que se podría utilizar una herramienta de corte en otra punzonadora, sino que también ayuda a cortar los esqueletos de material en tamaños más manejables al final del trabajo. Un manipulador de materiales no tiene que preocuparse por deshacerse del esqueleto; la chatarra se deja caer sobre un transportador, que luego introduce el material en un contenedor.

La S4 también tiene capacidades de sujeción que eliminan una zona de protección de sujeción normalmente asociada con algunas punzonadoras. Tiene abrazaderas a lo largo del riel, como era de esperar, pero también tiene un manipulador que sujeta el material, lo que permite la rotación del material y perforar lo que normalmente podría estar prohibido debido a las otras abrazaderas.

Usando el mismo conducto por el que se envía la chatarra, el S4 puede usar la cizalla para liberar una pieza del esqueleto y enviarla a otro transportador que alimenta la pieza a uno de los tres contenedores. El software de control también puede hacer que la pieza evite el conducto y la mueva a una de las dos mesas de productos terminados, donde puede apilarse en los lugares designados o entregarse directamente a la máquina dobladora de paneles.

Entre la punzonadora/cizalladora y la máquina dobladora de paneles se encuentra un volteador de piezas/paneles en caso de que sea necesario presentar el material a la dobladora de paneles de otra manera.

Se muestra una pieza de chapa con agujeros.

La P4 funciona de manera muy similar a la máquina dobladora de paneles de Dalsin en las instalaciones de Bloomington. Cuando la pieza ingresa al área de trabajo, un manipulador la toma y la posiciona correctamente para el siguiente doblez. La pieza permanece estacionaria mientras la herramienta de doblado forma pestañas tanto hacia arriba como hacia abajo. Luego, la pieza gira mientras la máquina continúa con el proceso de doblado en todos los lados, lo que permite un proceso de doblado muy eficiente.

La configuración no es un problema con la máquina dobladora de paneles porque utiliza herramientas comunes para procesar una variedad de geometrías de piezas y espesores de materiales. En su mayor parte, el operador ni siquiera necesita deslizar las herramientas de sujeción a nuevas posiciones porque la mayoría de los trabajos programados para la máquina coinciden con la configuración de las herramientas.

Cuando se realiza la última forma en el P4, la pieza sale por uno de dos puntos. Esta es la primera vez que se requiere que un operador humano manipule la pieza que comenzó en el sistema de almacenamiento de material y pasó por ambas máquinas.

Borgerding dijo que realizó varias visitas al fabricante de HVAC antes de que le entregaran el equipo para su montaje en Lakeville. Con cada visita, obtuvo una mejor idea de cómo el sistema podría adaptarse a las necesidades de Dalsin. Una de las cosas que le llamó la atención fue la capacidad de la máquina para producir piezas en un pedido para un montaje sencillo en kit. El fabricante de HVAC lo hizo como parte de su propia filosofía de fabricación, y Dalsin también lo hace, solo para otros clientes.

"Una cosa que nos gusta hacer y que nos entusiasma es tener equipos 'dalsinizados'", dijo Borgerding. "Tomaremos un equipo estándar y lo empujaremos sólo para descubrir exactamente qué puede hacer".

Dalsin ha trasladado la mayor parte del trabajo adecuado para la nueva automatización a Lakeville (piezas que necesitan punzonado y doblado) desde Bloomington, abriendo capacidad para trabajos más complejos en la ubicación original de la empresa. Esto ha proporcionado una base firme de actividad para las nuevas instalaciones, pero Dalsin busca aumentar la carga de trabajo. Se puede agregar rápidamente un segundo turno a la ubicación de Lakeville si es necesario.

Borgerding dijo que Dalsin ahora buscará desbloquear realmente el potencial de su fábrica del futuro conectando los sistemas de Lakeville al software ERP de la empresa. Así como los nuevos equipos han ayudado a agilizar la producción de piezas, la conectividad de la Industria 4.0 puede hacer lo mismo para los procesos de atención al público. Todo forma parte del plan para ser lo más eficiente posible (tanto desde el punto de vista del tiempo como de los costos) al tratar con los clientes.

"La respuesta que recibimos de clientes existentes o nuevos clientes que vienen y nos auditan es que están sorprendidos por la amplitud de capacidades que tenemos", dijo Borgerding. "Queremos que nos conozcan como una ventanilla única, que tenemos las capacidades y capacidades disponibles cuando las necesitan".

Esto es mucho más fácil de hacer con la configuración automatizada de fabricación y conformado en Lakeville. El desafío ahora para Dalsin es difundir el mensaje.

Una prensa plegadora se encuentra al final del sistema automatizado de fabricación y conformado.