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Máquinas madre
Un trabajador de una fábrica conduce un montacargas que transporta una fundición de metal de cuatro toneladas sobre un piso de concreto pulido. Rodeado de equipos robóticos que se avecinan, es el único ser humano a la vista en la reluciente planta de máquinas-herramienta de DMG Mori Seiki en el norte de California.
Tres hileras de imponentes y rugientes máquinas tallan componentes de precisión a partir de piezas fundidas de metal en bruto que pesan desde unas pocas libras hasta unas pocas toneladas. Es el tipo de vista casi desierta que esperaría en la fabricación avanzada.
Esta es la mitad automatizada de la planta, pero al otro lado de una pared con ventanas, las líneas de ensamblaje pululan con personas con cascos blancos y uniformes de la marina. Allí, 40 trabajadores construyen a mano máquinas del tamaño de un dormitorio, ensamblando 2000 piezas para crear los instrumentos controlados por computadora que formarán el corazón de las fábricas de automóviles, aviones y productos electrónicos en todo Estados Unidos.
Los japoneses las llaman máquinas madre, porque hacen posibles otras máquinas. También conocidas como fresadoras, utilizan herramientas giratorias para tallar formas complejas en piezas de metal fundidas en bruto. Los resultados incluyen moldes para fundición a presión, engranajes para transmisiones y carcasas para teléfonos inteligentes.
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Días necesarios para fabricar una fresadora DMG Mori Seiki
La fábrica de Davis construye algunas de las fresadoras de control numérico por computadora (CNC) más avanzadas del mundo. Rápidos, duraderos y precisos al micrómetro, pueden mover tanto los dispositivos de corte como las piezas a las que están dando forma en múltiples direcciones. Los fabricantes pueden usar las herramientas DMG Mori para fabricar más productos, hacerlos más rápidos y usar menos energía durante períodos de tiempo más prolongados.
La calidad y la productividad de las máquinas Davis las colocan en el extremo superior de la industria, dice David Dornfeld, presidente del departamento de ingeniería mecánica de la Universidad de California, Berkeley.
La decisión de DMG Mori de construir la fábrica de $50 millones en Davis dice cosas importantes sobre el futuro de la fabricación en EE. UU., según Dornfeld. A medida que la automatización hace que los costos laborales sean menos importantes, los productores de todo, desde teléfonos inteligentes hasta rodillas artificiales y automóviles eléctricos, pueden elegir cada vez más la producción local, dice.
Entre las principales ventajas de ubicarse en California: la fábrica está más cerca de los clientes, algo que no es trivial cuando se envían productos que pesan decenas de miles de libras, y del centro de innovación de la empresa y los socios de investigación de las universidades locales. La construcción de algunas de sus máquinas en los Estados Unidos también aísla a la empresa de pérdidas en el cambio de divisas y ha ayudado a mejorar sus ventas, ganancias y participación en el mercado estadounidense. Estados Unidos ahora representa el 25 por ciento de las ventas globales de DMG Mori.
La ordenada planta blanca y gris de DMG Mori se encuentra discretamente junto a la Interestatal 80. Los camiones de plataforma que transportan sus productos de 20,000 a 40,000 libras pueden tomar el camino hacia el oeste hasta Silicon Valley o hacia el este hasta las fábricas de automóviles, aeronaves y equipos para yacimientos petrolíferos. De un mapa en el salón de actos brotan pequeñas banderas blancas, amarillas, azul marino y naranja que representan los destinos de los productos.
La fábrica surgió de una relación entre la empresa y la escuela de ingeniería de la Universidad de California, Davis, según Zachary Piner, gerente general del departamento de tecnología de la planta. La compañía estableció su Laboratorio de Tecnología Digital en Davis en 2000. Piner y el director gerente de la fábrica, Adam Hansel, estaban completando sus estudios de posgrado cuando fueron contratados como dos de los primeros cuatro empleados.
Para esta combinación de software, hardware y fabricación de precisión, las empresas necesitan proximidad a la infraestructura educativa, dice Enrique Lavernia, decano de la escuela de ingeniería de Davis. Esta fabricación de alto valor de tecnología sofisticada es una oportunidad para nosotros en este país.
Una razón para ubicar la fábrica en el mismo sitio fue capitalizar este talento, dice Hansel. Con más de 60 ingenieros, el centro diseña máquinas herramienta y software para DMG Mori en todo el mundo. Una aplicación para teléfonos inteligentes que diseñaron permite a los clientes monitorear sus máquinas, mostrando luces rojas, amarillas y verdes junto a imágenes diminutas de los dispositivos para mostrar su estado operativo.
Los ingenieros del laboratorio también ayudaron a diseñar y montar la propia fábrica, inventando accesorios para su uso en el montaje de productos y desarrollando software para las líneas automatizadas. Ahora el laboratorio usa la fábrica para probar prototipos de próxima generación.
Dentro de la planta, los pisos reforzados con acero tienen un espesor de 40 pulgadas para evitar vibraciones. El aire es casi inodoro y libre de polvo, un enemigo de la precisión y también un peligro para la seguridad. Hay tan poco ruido que la gente puede conversar sin levantar la voz.
Dos trabajadores operan una grúa para cargar piezas fundidas en el sistema de mecanizado. Seis horas más tarde, las piezas emergen con ranuras precisas, pistas, orificios roscados para pernos y otras formas talladas en ellas. Un sistema diseñado por el Laboratorio de Tecnología Digital utiliza brazos robóticos amarillos para aspirar virutas y virutas de metal.
Las máquinas verifican la calidad en cada paso. A medida que las piezas ingresan a la sala de ensamblaje, pasan por una estación de medición de coordenadas de un millón de dólares que tiene una precisión de cuatro micrómetros.
La fábrica pasa meses sin problemas de calidad, dice Hansel. La mitad de los productos de la fábrica van a pequeños talleres de fabricación de piezas con 50 trabajadores o menos. No pueden permitirse fallas en las máquinas que anclan su producción y cuestan entre $120,000 y $500,000. Los trabajadores de control de calidad de camisa blanca realizan 100 horas de pruebas rigurosas en varias etapas del ensamblaje, dice Hansel.
Comenzando con la fundición de los cimientos, los trabajadores conectan subensamblajes principales que sujetan las piezas móviles. Agregan controles y cableado eléctrico, bombas y tuberías hidráulicas y cubiertas de chapa. De principio a fin, todo el proceso dura 14 días. Por lo general, hay 30 máquinas en construcción a la vez.
En una máquina, Jeff Gagne instala una mesa giratoria brillante maquinada en el otro lado de la planta. Conecta los controles eléctricos y usa sensores para verificar que la mesa esté en ángulo recto con el eje de la máquina, que hace girar las herramientas de corte.
Al igual que los otros ensambladores, Gagne hace rodar un carro con un estante de herramientas manuales de una máquina a otra. Hay llaves dinamométricas, llaves de caja, llaves de tubo y llaves Allen. También hay pequeñas piedras abrasivas que pueden raspar pequeñas capas de metal. Alrededor de 20 golpes eliminarán una micra, dice Hansel. Hay un arte en ello.
La planta de DMG Mori tiene el equilibrio adecuado entre la automatización y el ensamblaje manual, cree David Dornfeld de UC Berkeley.
Sería una locura intentar construir una máquina herramienta con robots, dice. Esto es la fabricación de instrumentos, y cada máquina tiene su propia personalidad.