Calidad excepcional en megafundición

Empleados de Handtmann examinan un componente fundido a presión colocado en una máquina de medición por coordenadas.

Hace unos años, Handtmann, una empresa familiar alemana, se preparó para el futuro de la producción de metal realizando una importante inversión en una instalación de megafundición. Fue una decisión que valió la pena: fabricantes de vehículos de todo el mundo hicieron fila rápidamente para que Handtmann fabricara grandes piezas de fundición en Alemania. Sin embargo, el trabajo pionero en fundición también se extendió a la tecnología de medición y la garantía de calidad, ya que la megafundición presenta desafíos completamente nuevos en estos ámbitos. Para superar estos desafíos, Handtmann recurre a soluciones ópticas, táctiles y de rayos X.

Handtmann tiene sus raíces en Biberach desde hace más de cien años, y eso se nota en cada rincón de sus instalaciones de producción: altamente especializadas y desarrolladas de generación en generación. Lo que empezó en 1873 como una pequeña fundición de metales es ahora un grupo tecnológico de propiedad familiar activo en todo el mundo, dirigido en la actualidad por la quinta generación. La fundición de metales ligeros es uno de los principales pilares de la empresa. Originalmente conocida por sus piezas clásicas de fundición a presión de aluminio, como cárteres de aceite y cajas de transmisión, Handtmann ha evolucionado a lo largo de las décadas hasta convertirse en uno de los principales proveedores de componentes estructurales complejos. En la actualidad, la fundición Handtmann es una auténtica pionera. Es el primer proveedor de fundición de Europa con su propia máquina de megafundición, que permite fundir componentes de aluminio muy grandes y altamente integrados en una sola operación.

Un molde, muchas ventajas

En lugar de fundir y mecanizar muchos componentes pequeños y luego ensamblarlos en varias etapas, la megafundición produce un componente estructural complejo de una sola vez. Esto supone importantes ventajas. En primer lugar, la megafundición reduce drásticamente el tiempo de producción. Antes había que fabricar muchas piezas en paralelo, almacenarlas temporalmente, ponerlas a disposición y soldarlas; hoy, un módulo completo, como un tren delantero o trasero, puede fabricarse en unos 100 segundos. En segundo lugar, la tecnología permite un importante ahorro de peso al eliminar puntos de unión, refuerzos y zonas de material superpuestas. Menos masa significa más autonomía para los vehículos eléctricos y, por lo tanto, una ventaja competitiva tangible. En tercer lugar, la megafundición reduce los costos porque un solo componente reemplace a varios cientos de herramientas, utillajes y pasos de mecanizado.

Al mismo tiempo, la megafundición también plantea nuevos desafíos al proceso de producción y calidad. Los componentes grandes y muy integrados son mucho más sensibles a cualquier fluctuación del proceso. Incluso en el propio proceso de fundición, la distribución de la temperatura, el comportamiento del llenado y la solidificación tienen un mayor impacto en el resultado. Mientras que un componente más pequeño puede compensar ciertas fluctuaciones, las piezas fundidas de gran tamaño corren inmediatamente el riesgo de deformaciones, desniveles o desviaciones dimensionales. Los componentes son grandes pero de paredes finas y, por lo tanto, sensibles al calor, los ciclos de enfriamiento o las tensiones locales del material.

Además, los defectos clásicos de la fundición, como la porosidad, las contracciones, las burbujas y las grietas, tienen un mayor impacto en la megafundición. Un defecto local puede comprometer todo un elemento estructural. Por lo tanto, se necesita una tecnología de medición que pueda evaluar todo el volumen del componente, en lugar de centrarse únicamente en secciones específicas o mediciones individuales. Otro factor que se suele subestimar es la manipulación. Un componente que mide varios metros no se puede agarrar, girar o medir simplemente como un pequeño bloque de fundición. Una manipulación incorrecta, un almacenamiento inadecuado o ligeras deformaciones durante el transporte pueden provocar ya deformaciones apreciables.

Más información sobre la garantía de calidad de las piezas moldeadas

Un escáner 3D óptico automatizado de ZEISS escanea una pieza grande de fundición a presión.

Del desafío a la solución: La estrategia de calidad de Handtmann en la megafundición

También aquí Handtmann debe ser pionero, ya que los procesos, métodos y dispositivos establecidos alcanzan sus límites físicos y técnicos en cuanto los componentes miden varios metros y tienen estructuras complejas y delicadas. Sandro Langer, Jefe de Control de Calidad, explica: "Para la megafundición necesitamos dispositivos más grandes, nuevos procesos y una lógica de calidad diseñada para una respuesta rápida y comprensible. Además, para nosotros era importante conectar los distintos dispositivos y normalizar los procesos de medición en todas las sedes". En la sala de medición de la fundición, que también debe adaptarse a las nuevas dimensiones de sus megafundiciones, la empresa confía plenamente en soluciones innovadoras.

Se está inspeccionando una pieza de fundición a presión en la máquina de medición por coordenadas ZEISS PRISMO.

El sistema de rayos X 2D ZEISS OMNIA GC proporciona una inspección completa por rayos X de grandes componentes estructurales de fundición sin tener que destruirlos. El sistema detecta con fiabilidad porosidad, contracciones y defectos internos en todo el volumen del componente, lo que permite decidir con antelación si una pieza puede seguir procesándose. El sistema de medición 3D automatizado ZEISS ScanBox captura ópticamente toda la superficie del componente y visualiza las desviaciones de la superficie entre las coordenadas 3D reales y los datos CAD, lo que garantiza que los errores de deformación y dimensionales sean evidentes de inmediato. La automatización con tecnología robótica garantiza resultados reproducibles en poco tiempo, lo que resulta ideal para obtener información rápida durante el proceso. Por último, la máquina de medición por coordenadas ZEISS PRISMO permite realizar mediciones táctiles de alta precisión incluso en megafundiciones estacionarias de gran tamaño. Esto permite verificar de forma fiable las dimensiones funcionales críticas y las tolerancias de mecanizado, que son fundamentales para las homologaciones de los fabricantes de equipos originales y el procesamiento mecánico posterior.

"Cuando se trata de la megafundición, jugamos en la mejor liga, también en cuanto a requisitos, y para eso necesitamos a ZEISS como socio".

Sandro Langer
Jefe de Control de Calidad de Handtmann

Un empleado de Handtmann prepara una pieza para la inspección por rayos X con ZEISS OMNIA GC.

En última instancia, también fue fundamental que la mayoría de los fabricantes de vehículos trabajaran con ZEISS. Como ventaja, la coordinación de las mediciones resulta más fácil, los resultados más comparables y las aprobaciones más rápidas. Sandro Langer comenta: "Cuando el cliente mide con ZEISS y nosotros medimos con ZEISS, simplemente no hay lugar para malentendidos ni discusiones". Al mismo tiempo, Handtmann buscaba un socio que ofreciera seguridad de inversión a largo plazo y apoyara el desarrollo tecnológico. Para el director de la planta, Jens Hansmeier, estaba claro que la garantía de calidad debía basarse en un proveedor "que seguirá marcando pautas dentro de cinco o diez años". El amplio catálogo de productos y el rápido servicio de asistencia completan el panorama. Sandro Langer lo resume así: "Cuando se trata de la megafundición, jugamos en la mejor liga, también en cuanto a requisitos, y para eso necesitamos a ZEISS como socio".

Handtmann: Calidad excepcional en megafundición

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Un molde, muchas ventajas