Construcción ligera en el sector de los vehículos comerciales: EMAG LaserTec desarrolla una solución integral de producción para diferenciales de camión grandes

Hasta el año 2040, el número de vehículos comerciales en nuestras calles seguirá creciendo con gran rapidez. Este es, al menos, el pronóstico de un estudio realizado por Shell, según el cual el número de matriculaciones al año aumentará de las actuales 290 000 hasta 344 000. En el año 2040, el parque de vehículos será de casi 3,5 millones (hoy en día es de 2,9 millones). Al mismo tiempo y en el contexto de los actuales y ambiciosos objetivos energéticos y ambientales, aumenta la presión política sobre los fabricantes para que desarrollen vehículos con un menor consumo. Una práctica herramienta para ello es la construcción ligera integral en el sector de los vehículos comerciales. En consecuencia, muchos fabricantes de camiones han puesto su atención en los procesos de construcción ligera habituales en el sector del vehículo de turismo, con los que es posible obtener enormes ahorros de peso. Precisamente en este punto es donde entra en juego la soldadura láser. Hace ya mucho tiempo que este método es imprescindible para la fabricación de diversos componentes de la cadena cinemática en el sector de los turismos. Con este método, las conexiones roscadas utilizadas en el pasado son sustituidas en gran medida por uniones soldadas. Esto permite producir una pieza no solo con un peso menor, sino también con costes reducidos, ya que las conexiones roscadas son más caras. En las modernas cajas de cambios de embrague doble, por poner un ejemplo, encontramos más de 16 cordones diferentes de soldadura en las diversas ruedas dentadas, el embrague doble y el diferencial. En este contexto, apenas sorprende que un proveedor norteamericano de la industria del vehículo comercial encargara el desarrollo de instalaciones de soldadura láser integrales a EMAG LaserTec, ya que estos sistemas son una especialidad de los expertos con sede en Heubach, junto a Schwäbisch Gmünd en Alemania. "El cliente ya nos conocía porque utiliza diversas máquinas de AMG en otros campos de aplicación. Su objetivo es la producción de un diferencial grande de camión con un peso y unos costes considerablemente menores. Para nosotros, esta es la tarea perfecta, a pesar de que es la primera vez que la implementamos al sector de camión", explica el Dr. Andreas Mootz, director general de EMAG LaserTec. "Para el cliente fue decisivo el hecho de que tuviéramos una gran competencia como proveedores de sistemas. Nosotros desarrollamos cadenas de proceso completas para todo lo relacionado con la soladura láser, lo que simplifica enormemente la planificación por parte del cliente, a la vez que garantiza procesos fiables y eficientes".

Limpieza, prensado, soladura y comprobación en una línea

El proceso de producción de diferenciales de camión está perfectamente sincronizado. Al inicio de la producción hay tres componentes diferentes: dos piezas de la caja y la corona dentada. Estas piezas pesan hasta 130 kilogramos y tiene un diámetro de hasta 600 milímetros. El proceso en detalle es el siguiente:

• Dos estaciones de carga independientes introducen ambas piezas de la caja y la corona dentada en una instalación de limpieza con láser, un nuevo desarrollo propio que ya tiene el carácter de una máquina estándar. El proceso es extremadamente rápido y, mediante un rayo láser, elimina residuos como lubricantes refrigerantes y conservantes. Esto tiene lugar de forma local, es decir, exactamente en el área del cordón de soldadura.     
• A continuación, los componentes son retirados por robots de las máquinas de limpieza con láser. La corona dentada se precalienta de forma inductiva y se transporta después a la estación de ensamblaje (el precalentamiento se realiza con un generador de baja frecuencia de EMAG eldec). Ambas mitades de la caja se introducen en la estación de ensamblaje, en la que se unen a presión junto con la corona dentada. El proceso tiene lugar con monitorización de fuerza y carrera.
• Ahora, el conjunto está listo para la soldadura. Para ello, un robot lo carga en la ELC 600 de EMAG. Después de realizar la sujeción axial, la caja se cierra y la corona dentada se une a la caja con dos cordones de soldadura.
• Un sistema de comprobación por ultrasonidos de EMAG controla automáticamente la calidad de las uniones soldadas, un paso fundamental que es tan importante para los especialistas como el mecanizado de la pieza.

¡El proyecto se llevó a cabo en tan solo 12 meses! Los especialistas de EMAG LaserTec tuvieron que superar algunos desafíos de ingeniería de procesos. Al fin y al cabo, las costuras de soldadura en uniones de acero de fundición y de cementación tienen una gran profundidad y deben soldarse con un láser de estado sólido de 8 kW y material de aporte. Además, las dimensiones del sistema de fabricación son impresionantes: el sistema completo se compone de dos estaciones de limpieza con láser, una estación de calentamiento, una estación de ensamblaje, la ELC 600 y la estación de comprobación mediante ultrasonidos, todo ello interconectado con una compleja tecnología de alimentación y dos robots industriales.

Ventaja competitiva en el mercado

"Este desarrollo es un buen ejemplo de nuestro trabajo", comenta Mootz acerca del sistema integral de producción láser. "Partimos siempre de la pieza y sus componentes y desarrollamos para ello el proceso adecuado con los ciclos y le sistema de control óptimos. El resultado son 'soluciones personalizadas' con gran productividad y fiabilidad del proceso". EMAG LaserTec destaca por sus conocimientos prácticos de todo lo relacionado con componentes de la caja de cambios y la transmisión. En total se han suministrado ya más de 160 sistemas ELC. En el sector de diferenciales soldados con láser, EMAG es el líder mundial. Otro factor decisivo es que el desarrollo se realiza sobre la base de la estructura modular de las máquinas EMAG, la cual incluye una gran cantidad de componentes de eficacia probada. Tampoco hay que olvidar la gran ayuda que suponen los conocimientos prácticos en la automatización de máquinas herramienta a la hora de realizar este tipo de instalaciones. Los especialistas de Heubach están convencidos de que la tendencia actual en el sector de los vehículos comerciales se dirige hacia esta tecnología, ya que la presión de los costes sobre la producción y la demanda de vehículos con menor consumo siguen creciendo. "En cualquier caso, nos vemos bien posicionados", destaca Mootz para finalizar.

"El desarrollo de sistemas integrales de producción con soladura láser es una verdadera ventaja competitiva de EMAG LaserTec en el mercado". 

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