DESARROLLOS PRINCIPALES DE LA METALMECÁNICA DURANTE LOS ÚLTIMOS CINCUENTA AÑOS

Antes del Siglo Veinte, los métodos de manufactura cambiaban muy lentamente. La producción en masa que ahora conocemos casi no se había desarrollado. No fue sino hasta el principio de los años treinta que los nuevos e impresionantes desarrollos en la manufactura comenzaron a afectar los procesos fabriles. Desde entonces, el progreso ha sido tan rápido que ahora a la mayoría de nosotros algunos de los desarrollos más recientes nos asombran. Es debido a es-te avance de los últimos sesenta años, que en Estados Uni-dos se disfruta de uno de los más altos niveles de vida en el mundo.

La manufactura antes del año 1932 se hacía en máqui-nas-herramienta del tipo convencional, con muy poca o ninguna automatización. Los tornos con torreta, los taladros, con las formadoras, los cepillos, y las fresadoras horizontales eran las máquinas-herramienta comunes en esa época. La mayor parte de las herramientas de corte eran fabricadas de acero al carbono o de los primeros grados de acero de al-ta velocidad, que no eran muy eficientes de acuerdo a los es-tándares actuales. La producción era lenta y gran parte del trabajo se terminaba a mano. Esto resultaba en un alto cos-to de los artículos producidos en relación con los salarios que se pagaban a los trabajadores.

A principio de los años treinta, los fabricantes de máqui-nas-herramienta aprovecharon la baja en producción y en ventas provocada por la gran depresión, para actualizar sus máquinas mejorando flexibilidad y controles. Así comenzó la tendencia que llevó a las máquinas del presente.

De acuerdo con la Society of Manufacturing Engineers y la AMT -Association for Manufacturing Technology, la si-guiente lista cronológica incluye los desarrollos más importantes en el trabajo metalmecánico durante la segunda mi-tad del siglo.

• 1932: Se diseñó el calibrador eléctrico para tener una mejor precisión y reducir el tiempo de inspección en un 75% con respecto a métodos anteriores.
• 1933: El rectificado de cigüeñales permitió el rectificado de todo el cigüeñal en un solo dispositivo, en comparación con los varios dispositivos y operaciones que se necesi-taban antes.
• 1934: El proyector de perfiles era capaz de amplificar las im-precisiones superficiales de millonésimos de pulgada, haciendo los contornos más fáciles de inspeccionar.
• 1935: La sierra cinta para contornos proporcionó un método veloz y económico para cortar el metal al tamaño y forma.
• 1936: El tratamiento térmico por inducción redujo en gran medida la cantidad de tiempo requerida para producir una superficie exterior dura en una pieza de trabajo.
• 1937: El rectificado automático de brochas superficiales dejaba automáticamente el espaciamiento correcto entre dientes para las brochas superficiales.
• 1938: La fresadora Bridgeport proporcionó mayor versatilidad que la máquina fresadora horizontal y aumentó la velocidad de remoción de metal.
• 1939: La prensa de componentes para aeronaves se diseñó para formar piezas de duraluminio para aeroplanos total-mente de metal.
• 1940: La esmeriladora vertical proporcionó el medio para hacer con precisión barrenos en piezas de acero templado.
• 1941: La primera planta para la producción de acero aleado en horno eléctrico proporcionó un control más preciso del calor para producir aceros especiales.
• 1942: La soldadura de atmósfera de gas inerte fue un nuevo proceso desarrollado para soldar magnesio sobre la base de producción.
• 1943: El calibrador de aire proporcionó el medio para medir piezas con mayor velocidad y precisión de lo que anteriormente era posible.
• 1944: Se desarrolló el motor de rectificadora de 60000 rpm para producir ruedas de rectificado pequeñas (de s pulg de diámetro o menores) con velocidad suficiente para un esmerilado eficiente.
• 1945: El control manautrol fue el primer sistema de control hidráulicoeléctrico para el control de máquinas automáticas.
• 1946: La computadora digital ENIAC fue la primera computadora de uso general completamente electrónica en el campo y llegaría a ayudar en los problemas de diseño.
• 1947: El control automático de dimensión proporcionó una manera de perforar, pulir y calibrar el tamaño de cilindros de bloque de motor.
• 1948: El fresado automático por tarjeta perforada utilizaba tarjetas perforadas para controlar automáticamente el ci-clo de una máquina fresadora.
• 1949: La inspección ultrasónica proporcionó un método no destructivo de probar materiales por medio de ondas de sonido de frecuencia extremadamente alta.
• 1950: La prueba electrónica de dureza fue una prueba rápida y precisa basada en la retención magnética de una pieza en comparación con un estándar.
• 1951: El maquinado con el método X de electcerosión fue un medio de eliminar metal de la pieza de trabajo por medio de una chispa de alta densidad y de corta duración.
• 1952: El control numérico presentó un sistema aplicado a una máquina fresadora donde la mesa y los movi-mientos de la herramienta de corte quedaban controlados por una cinta perforada.
• 1953: El proyecto tinkertoy fue un sistema desarrollado para manufacturar y ensamblar automáticamente elementos de circuitos electrónicos.
• 1954: El herramental de insertos orientable presentó una clase de inserto desechable de carburo para herramienta de corte, que podía voltearse y utilizarse por ambos lados. Esto eliminó la necesidad del costoso mantenimiento de las herramientas de corte.
• 1955: El sistema numericord fue el primer control completamente automático para máquinas, logrado por medio de un control electrónico y cinta magnética.
• 1956: El proceso de pulido de engranes proporcionó un mé-todo utilizado después del tratamiento térmico eliminar mellas y rebabas de un engranaje y darle forma siguiendo las especificaciones correctas.
• 1957: El diamante industrial fue desarrollado por la General Electric Co. para el rectificado y maquinado de materiales duros no ferrosos y no metálicos. Fue producido sometiendo una forma de carbono y un catalizador de metal a alta temperatura y presión.
• 1958: El centro de maquinado introdujo una máquina controlada por computadora con un cambiador de herramientas controlado por cinta capaz de llevar a cabo fresado, taladrado, machuelado y cilindros internos en una pieza tan grande como un cubo de 18 pulgadas.
• 1959: El lenguaje de programación APT (herramienta programada automáticamente) fue un lenguaje de com-putación de 107 palabras utilizado por los programadores para escribir programas utilizando datos a partir de planos de ingeniería.
• 1960: El maquinado de velocidad ultraalta estaba basado en el principio que a velocidades de corte extremadamente altas (2500 pie/min y mayores), la temperatura de la herramienta y los caballos de fuerza requeri-dos para maquinar una pieza de trabajo disminuían. Se utilizaron velocidades de 18000 pie/min y se planearon velocidades de 36000 pie/min.
• 1961: El robot industrial aportó un dispositivo de un solo brazo que podía manipular piezas o herramientas si-guiendo una secuencia de operaciones o de movi-mientos, controlada por programas de computadora.
• 1962: La producción de acero controlada por computadora introdujo un sistema en el cual todas las de la fabricación del acero, desde el pedido y los requerimientos de las materias primas, hasta el producto terminado, están controladas por computadora.
• 1963: El lenguaje de programación ADAPT proporcionó un programa compatible con el lenguaje APT, utilizando sólo aproximadamente la mitad de las palabras del vocabulario de APT, y fue diseñado para uso en computadoras pequeñas para controlar operaciones de máquina.
• 1964: El DAC-1, diseño aumentado por computadoras, fue un sistema de computadora que permitía que ésta leyera planos sobre papel o película para generar nuevos dibujos usando el teclado o una pluma lumínica.
• 1965: El System/360 introdujo una gran computadora mainframe capaz de responder en billonésimos de segundo, y se convirtió en el estándar de la industria para la siguiente década.
• 1966: La rueda de esmerilado de diamante de una sola capa depositada sobre metal era una rueda de esmeril im-pregnada en diamante, contorneada según el perfil de la pieza, y reducía el tiempo de rectificado requerido para ciertas piezas de 10 horas a 10 minutos.
• 1967: El control numérico por computadora proporcionó un sistema de control por computadora que combinaba en una sola unidad las funciones del equipo separado de preparación de cintas, el control numérico, y la verificación de programas y piezas.
• 1968: El control numérico directo permitía la operación de las máquinas directamente desde la computadora mainframe, sin uso de cintas.
• 1969: El controlador programable era una computadora más pequeña, de un solo propósito, que podía controlar hasta 64 máquinas utilizando programas creados en APT.
• 1969: General Electric Co. desarrolló el CBN (nitruro de boro cúbico), un abrasivo extremadamente duro, para el rectificado y maquinado de metales ferrosos duros y abrasivos. Se produjo sometiendo a altas temperaturas y presiones al nitruro de boro hexagonal junto con un catalizador.
• 1970: Los insertos en blanco de superabrasivo policristalino para herramienta de corte consisten de una capa de diamante o de CBN (nitruro de boro cúbico) cementado a un sustrato de carburo. Se utilizaban para cortar materiales duros, abrasivos, no ferrosos y no metálicos (diamante), y materiales ferrosos (CBN).
• 1970: El sistema GEMINI proporcionó un sistema en donde una computadora supervisora y una computadora de distribución controlaban varias máquinas en la manufactura completa de una pieza. Este sistema fue el precursor de la fábrica automática.
• 1971: Las capacidades detectoras o sensoras en robots permi-tieron que un robot “sintiera” objetos por medio de un sensor aplicado a sus dedos de sujeción o a su copa de succión.
• 1972: La prensa Hummingbird fue una prensa de 60 toneladas automática con velocidades de hasta 1600 gol-pes por minuto y una tasa de alimentación de 400 pie/min.
• 1973: La visión robótica era un sistema para robots que uti-lizaba una cámara de televisión y equipo de procesamiento de imágenes para permitir que el robot “viera” y evitara que el brazo golpeara otras piezas en su recorrido a la localización deseada.
• 1974: Los diagnósticos remotos de máquinas permitieron el diagnóstico de problemas de máquinas CNC en una planta desde una computadora en la oficina central del fabricante mediante la conexión de ambas computadoras vía la red telefónica.
• 1974: La tecnología de grupo (GT) es un sistema para clasi-ficar piezas sobre la base de sus similitudes y carac-terísticas físicas de forma que puedan agruparse para su manufactura en un mismo proceso. Esto mejora la productividad de manufactura debido a un mejor uso de las máquinas-herramienta y al flujo eficiente de las piezas a través de las máquinas.
• 1975: La manufactura integrada por computadora (CIM) es un sistema de información donde las computadoras integran todas las funciones de manufactura, como CNC, planeación de procesos, planeación de recursos, y CAD/CAM con procesos como finanzas, inventarios, nóminas y comercialización. El sistema CIM controla todo el flujo de datos dentro de una empresa.
• 1975: La superrueda de rectificado CIMFORM era una rueda de esmeril de óxido de aluminio vitrificado de larga duración, desarrollada para alta producción. Reducía los costos de esmerilado en un 25%.
• 1976: La planeación automatizada de procesos CAM-I, cuando se requiere una pieza, permite a la computadora determinar la “familia” a la que la pieza pertenece, recupera el plano, hace las modificaciones necesarias, y luego dirige la producción de la pieza en el taller.
• 1977: Los sistemas distribuidos de administración de plantas permitían que el sistema de computadoras DNC de una planta fuera controlado y programado por una computadora remota que podía incluso no estar localizada en la misma planta.
• 1978: Los sistemas automatizados de ensamble programable se diseñaron para aumentar la producción mediante el uso de varios robots programados para ensamblar las piezas componentes en una unidad.
• 1979: Los sistemas de manufactura flexible YMS-50 vincularon módulos de máquinas NC estándar con un dispositivo de manejo de piezas y proporcionaron un control total de computadora del sistema.
• 1980: El cambiador automático de herramientas de misión variable almacena e instala herramientas de corte según su programación, en hasta 18 portahusillos.
• 1980: El control adaptativo utiliza la capacidad de la com-putadora para monitorear una operación de maquinado y efectuar ajustes a las tasas de velocidad y de ali-mentación a fin de optimizar la operación de la máquina. Puede ser usado para detectar el desgaste de las herramientas, la geometría del corte, la dureza y rigidez de la pieza y la posición de la herramienta en relación con la pieza.
• 1981: El centro de rectificado proporciona un rectificado controlado por computadora que puede programarse para hasta 48 diferentes rectificados en una pieza de trabajo.
• 1982: La manufactura justo a tiempo, un concepto desarrollado para aumentar la productividad, reducir costos, reducir material de desecho y retrabajos, utilizar las máquinas con eficiencia, reducir el inventario y el trabajo en proceso (WIP), y hacer el mejor uso posible del espacio fabril. Requiere tener disponibles materiales, herramientas y máquinas en el momento que se les necesita para la producción.
• 1983: La inteligencia artificial (AI), un campo de la ciencia de las computadoras que trata con computadoras que desempeñan funciones de tipo humano, como la interpretación y el razonamiento. Utiliza robots, sistemas de visión, sistemas expertos, y el reconocimiento de lenguaje y de la voz para llevar a cabo operaciones que normalmente requieren de la com-prensión humana.
• 1986: El protocolo de automatización de manufactura (MAP), un protocolo de banda ancha de siete niveles para que en el piso de fábrica se logre un monitoreo de costo en tiempo real, un monitoreo de calidad en tiempo real, y un monitoreo de producción en tiem-po real. Está diseñado para aceptar un amplio rango de entornos de manufactura y posibilita la comuni-cación entre el equipo de piso de fábrica controlado por computadora.
• 1988: Las ruedas de rectificado de óxido de aluminio microcristalino, conocidas comúnmente como ruedas SG, contienen una estructura de cristal submicrométrica con billones de partículas en cada grano. Esta carac-terística permite a los granos volverse a afilar por símismos, resultando en menos reacondicionamientos de la rueda y aumentando la productividad, al mismo tiempo que se reduce el costo por pieza.
• 1989: Los procesos de producción directa de hierro y de producción directa de acero están en una etapa de desarrollo para producir hierro y acero en un solo paso. El objetivo es desarrollar procedimientos ambiental-mente correctos que reduzcan el tiempo de manufac-tura, requieran menos energía, y bajen el costo de manufactura.
  • La manufactura de forma neta involucra la produc-ción de componentes mediante la formación del lingote, fundición a presión y de precisión, laminación, moldeo por inyección, y fabricación de dados que queden cerca del tamaño final requerido.
  • La manufactura y prototipos rápidos, también conoci-do como estereolitografía, combina las tecnologías de CAD, computadoras, y láser para producir modelos de prototipo sólidos a partir de un plano técnico tridi-mensional.
• 1990: Se desarrolló el CVD (deposición de vapor químico) para obtener una película de diamante delgada y de larga duración en herramientas de corte, piezas de desgaste, sumideros de calor y sustratos electrónicos, dispositivos ópticos, etc.
• 1991: La ingeniería concurrente es la integración del diseño del producto, de los procesos de manufactura, y de las tecnologías relacionadas para incorporar pronto información de manufactura en el proceso de diseño.
• 1992: La manufactura ágil, la más reciente forma de manufactura, combina la fabricación y las tecnologías de entrega de productos más actuales a productos fabricados sobre pedido para adecuarse a las especificaciones del cliente sin aumentar el precio. Este proceso está diseñado especialmente para responder rápidamente a las condiciones del mercado en continuo cambio.
• 1993: El hexápodo octaédrico es el diseño de una máquinaherramienta radical para los centros de maquinado. Consiste de una estructura de seis patas que conecta la bancada al cabezal y el husillo prácticamente flota en el espacio. El hexápodo tiene una capacidad de contorneo en seis ejes, cinco veces la rigidez y es de dos a diez veces más preciso que las máquinas convencionales.
• 1994: La manufactura de alta velocidad utiliza un nuevo sistema de eje motor, los motores lineales de alta potencia, para mover los husillos de la máquina. Es diez veces más rápida que los tornillos de bola, aumenta la velocidad de tres a cuatro veces, con una mayor precisión y confiabilidad. Las velocidades de husillo van desde 0 hasta 15000 rpm en los centros de maquinado.
• 1995: Las máquinas combinadas convencional/programable, como las fresadoras verticales, tornos y rectificadoras de superficie, se pueden utilizar como máqui-nas-herramienta convencionales y también tienen limitadas características de programación para pasos u operaciones repetitivas. Estas máquinas pueden programarse para registrar una trayectoria manual y como resultado aumentan la productividad y la preci-sión en las piezas cuando llevan a cabo operaciones repetitivas en trabajos de lotes más pequeños.