La digitalizaci�n ayudar� en la producci�n de discos de freno de bajas emisiones

Actualmente se est�n instalando las primeras l�neas de producci�n de los nuevos discos de freno en la industria automovil�stica. En el caso de los discos de freno con recubrimiento duro, esto significa que los discos de freno torneados se procesan mediante soldadura por deposici�n l�ser o pulverizaci�n fr�a din�mica con gas y posterior rectificado de doble cara. Mientras que la primera parte de la cadena de procesos puede seguir bas�ndose en m�todos probados, la soldadura por deposici�n l�ser con el posterior proceso de rectificado difiere significativamente de los m�todos anteriores.

Para ello son decisivos los modernos carburos incrustados en una matriz met�lica, que casi alcanzan la dureza del diamante. El Instituto Fraunhofer de Tecnolog�as y Sistemas Cer�micos (IKTS) de Dresde explica c�mo se procesan. Seg�n este, el polvo met�lico de carburo se mezcla mediante un sistema de boquillas de polvo personalizado y se aplica al disco de freno giratorio mediante un l�ser. Las ventajas decisivas en t�rminos de costes se derivan del proceso, de los materiales en polvo utilizados y del reducido espesor de las capas que se pueden conseguir, explica Ren� Bischoff, director de desarrollo de C4 Laser Technology, socio tecnol�gico de IKTS, tambi�n con sede en Dresde. En otras palabras, el l�ser permite aplicar una capa muy fina que es extremadamente dura. Esto ahorra material y se considera extremadamente eficiente en t�rminos de recursos. Sin embargo, el proceso de rectificado final supone un gran reto.

El reto qued� claro a m�s tardar cuando los fabricantes de m�quinas rectificadoras recibieron los primeros discos de freno reci�n recubiertos para realizar pruebas: durante las primeras pruebas, los discos de rectificado literalmente �se rompieron� en la m�quina, seg�n se afirma.

Esto se debi� a que la mezcla de materiales de la capa superior, hasta entonces completamente desconocida, result� ser bastante insensible al contacto con el abrasivo. La buena noticia: el disco de freno hizo lo que deb�a hacer. Desarroll� un alto efecto de frenado sin emitir part�culas de polvo fino. �No hay nada peor que no saber exactamente qu� hay que rectificar�, subraya Mario Preis, director de Tecnolog�a y Desarrollo Corporativo de DVS Technology Group, Dietzenbach (Hesse).

Dado que las distintas filiales del Grupo DVS, especializado en el tratamiento de superficies, cuentan con especialistas y m�quinas-herramienta adecuadas para cada paso del proceso, se llev� a cabo un intenso intercambio entre diferentes tecnolog�as. El objetivo era desarrollar una comprensi�n com�n del proceso y averiguar qu� combinaci�n de recubrimiento, muela abrasiva y potencia del husillo del motor funcionar�a mejor para conseguir la geometr�a y las propiedades superficiales deseadas de los discos de freno.

El desarrollo y la cuidadosa coordinaci�n a lo largo de la cadena de procesos no se vieron facilitados por el hecho de que tambi�n existen diferentes variantes y fabricantes del nuevo recubrimiento. Adem�s: �Incluso en las primeras fases de desarrollo, nuestros clientes quer�an que todo estuviera documentado�, informa Mario Preis. Al fin y al cabo, el disco de freno es un componente cr�tico para la seguridad de los ocupantes y la protecci�n personal, que est� sujeto a altos est�ndares de calidad. Adem�s, cada fabricante de veh�culos sigue su propia filosof�a y tiene ideas claras sobre c�mo debe ser el disco de freno y c�mo debe sentirse el veh�culo al frenar. Preis est� convencido de que, sin cadenas de procesos digitalizadas, ser� casi imposible implementar de forma econ�mica las especificaciones y los cambios individuales de los productos, as� como los requisitos de documentaci�n cada vez m�s exigentes. Esto es especialmente cierto en lo que respecta a la Directiva de la UE sobre informaci�n corporativa en materia de sostenibilidad (CSRD, por sus siglas en ingl�s), que exige una informaci�n exhaustiva sobre la sostenibilidad.

�Los fabricantes de m�quinas est�n a la vanguardia de la digitalizaci�n�, afirma Irina Eisele, directora de desarrollo de productos IoT del Grupo Emag, un fabricante de m�quinas-herramienta con sede en Salach (Baden-W�rttemberg). Muchas m�quinas-herramienta ya vienen equipadas de f�brica con amplios sistemas de sensores y monitorizaci�n. En la �ltima conferencia sobre rectificado celebrada en Stuttgart-Fellbach, Eisele habl� sobre la conexi�n en red digital a lo largo de la cadena de procesos utilizando el ejemplo de los discos de freno con recubrimiento duro. La especialista en IoT (Internet de las cosas) present� un enfoque hol�stico para el registro y el archivo de datos de proceso relacionados con las piezas de trabajo a partir de diversas etapas de producci�n y tecnolog�as. Ya se trate de par�metros de producci�n como la potencia del l�ser y la velocidad de alimentaci�n del polvo, datos de sensores como el espesor de las capas y la geometr�a de los componentes o datos de proceso como el desgaste de la rectificadora por pieza, �los datos son la base para poder optimizar de forma espec�fica las herramientas y los par�metros de proceso�, afirma Eisele.

Los fabricantes de m�quinas apoyan a los clientes con hardware y software para la transferencia de datos y la documentaci�n. Con la ayuda de un PC industrial, los controles de las m�quinas y los sensores se conectan a la red de la empresa a trav�s de interfaces adecuadas. El software recopila los datos, los asigna y los analiza. Los datos espec�ficos de las piezas de trabajo pueden registrarse o visualizarse con fines de documentaci�n, por ejemplo, para comparar piezas buenas y defectuosas. �El claro valor a�adido para el usuario es la transparencia�, subraya Irina Eisele. La visi�n del sistema facilita el control de calidad y la trazabilidad. Esto supone una ventaja inestimable, especialmente en componentes cr�ticos para la seguridad, como los discos de freno, cuyo historial de procesamiento debe documentarse meticulosamente.

Los dos husillos de rectificado en la VLC 450 DG est�n dispuestos en paralelo y el disco de freno est� rectificado en cruz.�Foto: Emag.

Las inmensas ventajas de las cadenas de procesos digitales inspiran tanto a los fabricantes de m�quinas como a los institutos cient�ficos. Esto tambi�n se reflejar� en la EMO Hannover, la feria internacional dedicada a la tecnolog�a de producci�n, que la VDW (Asociaci�n Alemana de Fabricantes de M�quinas-Herramienta) organiza en la capital de Baja Sajonia del 22 al 26 de septiembre. Las empresas presentar�n ejemplos de buenas pr�cticas en un �rea separada dedicada a la IA y la digitalizaci�n. El espectro abarca desde la producci�n inteligente, la Industria 4.0 y el aprendizaje autom�tico hasta el Internet de las cosas (IoT) y las aplicaciones de IA.

�Debemos confiar m�s en los datos�, exige Irina Eisele. La digitalizaci�n simplemente facilita la comprensi�n de qu� tornillos de ajuste funcionan y c�mo. Los usuarios podr�an reaccionar m�s r�pidamente a los cambios en los productos y a las nuevas exigencias del mercado. En el caso del disco de freno con recubrimiento duro, esto tambi�n deber�a resultar especialmente �til en el futuro. No solo en Emag los discos de freno para camiones y veh�culos ferroviarios son la pr�xima prioridad. Al fin y al cabo, nadie quiere quedarse parado en una estaci�n de tren envuelto en una nube de part�culas de freno.