Corte por láser de fibra a gran escala

La nueva cortadora láser de fibra de Chicago Metal Fabricators no es una máquina tipo pórtico. El eje X es una estructura de acero que recorre el centro de la cámara de corte. Está diseñado para brindar más apoyo al cabezal de corte de alta velocidad. También permite el acceso a lo largo de toda la cama de corte por láser.

Ubicado en el lado suroeste de la ciudad, Chicago Metal Fabricators ha estado trabajando durante más de 100 años. Pero incluso a esta edad, ha mostrado su voluntad de adoptar la última tecnología; más recientemente, una de las máquinas de corte por láser de fibra más grandes de los EE. UU.

Si estuviera viajando por el vecindario del fabricante, que comparte con bungalows estilo Chicago y otras casas unifamiliares, es posible que se sorprenda con el tamaño de las instalaciones del fabricante. Cubre 200,000 pies cuadrados, aproximadamente la mitad de una cuadra de la ciudad. Desde su fundación en 1908, el edificio se ha ampliado una habitación a la vez. Las habitaciones con paredes de ladrillo dan paso a otras habitaciones con paredes de ladrillo hasta llegar a bahías más grandes en la parte trasera de la instalación.

A principios del siglo XX, Chicago Metal Fabricators fabricó gabinetes de metal y conductos, utilizando prensas que funcionaban con poleas de eje lineal y volantes instalados cerca del techo; de hecho, algunos siguen ocupando los mismos lugares que ocupaban hace casi un siglo, un guiño al pasado de fabricación de la empresa. Hoy se especializa en componentes pesados ​​y ensambles grandes desde calibre 16 hasta placa de 3 pulgadas. Se pueden abrir hasta 300 puestos de trabajo en el taller en cualquier momento.

"Tenemos áreas para las fabricaciones grandes y pesadas", dijo Randy Hauser, presidente de Chicago Metal Fabricators. "Obviamente, como fabricante de metal, le gustaría tener bahías largas, pero en realidad no las tenemos. Tenemos las áreas de bahías grandes en la parte trasera, pero lo que tenemos son muchas salas grandes. Así que usamos las salas ser un poco más celular.

"Por ejemplo, hacemos nuestra fabricación de acero inoxidable en habitaciones aisladas para evitar la contaminación por carbono. Luego hacemos una gran cantidad de trabajo de calibre ligero y ensamblaje en algunas de las otras habitaciones", continuó. “Celularizamos nuestro trabajo de esa manera. Es aprovechar la situación que tenemos”.

A medida que el tipo de trabajo de fabricación ha evolucionado a lo largo de los años, también lo ha hecho la base de clientes. Chicago Metal Fabricators ahora proporciona piezas de metal a las industrias aeroespacial, de apoyo en tierra para aerolíneas, de construcción, ferroviaria y de tratamiento de agua. Parte del trabajo es muy elaborado, como un componente aeroespacial de 12 toneladas hecho de 6 pulgadas. Acero A514 que requería control térmico complejo e inspección de partículas magnéticas en cada pasada de soldadura después de un período de espera de 24 horas. Los días de fabricar conductos simples en las instalaciones del lado suroeste se han ido.

Hauser dijo que, si bien estas fabricaciones y soldaduras grandes y complejas constituyen un gran porcentaje del negocio de la empresa, todavía realiza bastante trabajo de chapa. Estimó que todavía representa alrededor de un tercio del negocio total.

Es por eso que las nuevas capacidades de corte por láser eran tan importantes para la empresa mientras buscaba oportunidades futuras.

Chicago Metal Fabricators saltó al corte por láser en 2003. Compró una máquina de corte por láser de CO2 de 6 kW con una plataforma de corte de 10 por 20 pies.

"Lo que nos gustó es que podía manejar chapa gruesa más grande y pesada, pero también tenemos una buena cantidad de chapa", dijo Hauser.

Nick DeSoto, ingeniero de proyectos de Chicago Metal Fabricators, revisa la nueva máquina de corte por láser de fibra mientras completa un trabajo.

El fabricante ha sido religioso con respecto al mantenimiento, por lo que el láser de CO2 todavía puede producir piezas de corte de calidad. Pero se necesita bastante conocimiento para garantizar que el láser corte correctamente para cumplir con las especificaciones de calidad. Además, el mantenimiento rutinario de la ruta del haz también requiere que la máquina esté fuera de línea durante largos períodos de tiempo.

Hauser dijo que había estado atento a la tecnología de corte por láser de fibra durante varios años, pero que quería continuar con la tecnología solo una vez que se hubiera probado. Mientras tanto, había recibido comentarios positivos de fuentes confiables y había visto cómo el diseño del cabezal de corte había evolucionado para permitir que los láseres de fibra cortaran metales incluso más gruesos que los que podían manejar las generaciones anteriores de la tecnología.

Además, quería encontrar un fabricante que estuviera dispuesto a construir una mesa de corte personalizada de 10 por 30 pies. La mesa estándar más grande mide aproximadamente 6 por 26 pies, pero Chicago Metal Fabricators tiene dos prensas de 30 pies de largo. frenos, el más grande de los cuales proporciona 1.500 toneladas de fuerza de flexión.

"¿Por qué comprar un láser de 26 pies, porque sabe que el próximo pedido que recibamos será para una pieza de 27 pies", dijo Hauser, reconociendo que la compañía en realidad tenía unos 27 pies. piezas en el taller ese día.

A medida que la búsqueda de un láser de fibra se hizo más seria, un vendedor de máquinas herramienta recomendó que Hauser buscara CYLASER. Después de enterarse de la conexión a largo plazo de la empresa con la tecnología de láser de fibra y su experiencia en la construcción de grandes máquinas de corte, Hauser supo que había encontrado un nuevo proveedor de tecnología.

CYLASER era un fabricante de máquinas de soldar personalizadas antes de saltar al mundo del corte de metales. Está ubicado cerca de la planta de fabricación italiana de IPG Photonics, un importante proveedor de fuentes de energía de láser de fibra para los fabricantes de máquinas herramienta del mundo. Esta proximidad llevó a las dos empresas a desarrollar una sólida relación técnica a lo largo de los años, según funcionarios de la empresa.

A principios de la década de 2000, IPG comenzaba a ofrecer láseres de fibra de alta potencia destinados al mercado de la soldadura. Ofreció un generador a CYLASER para probar, y eso enamoró a los desarrolladores de productos de la compañía. Poco después, CYLASER compró su propia fuente de energía láser de fibra y comenzó a usarla para aplicaciones de corte de metales.

En 2005, CYLASER instaló su primera máquina de corte por láser en un taller de fabricación en Schio, Italia. A partir de ahí, la empresa desarrolló una línea completa de máquinas de corte 2D, una máquina combinada para corte 2D y corte de tubos, y una máquina de corte de tubos independiente.

El fabricante había construido máquinas de corte por láser de fibra muy grandes en Europa, y la forma en que acomodaba el movimiento del eje X del cabezal de corte captó el interés de Hauser. Esta máquina de corte por láser de fibra no tenía un sistema de pórtico convencional para mover el cabezal de corte a través de la cama de corte grande; en cambio, utilizó un enfoque de "estructura de avión".

Debido a que los láseres de fibra no requieren un camino de espejos para ser alimentados a lo largo del puente de pórtico convencional, CYLASER tuvo la libertad de idear otra forma de mover el cabezal de corte láser. Su diseño de estructura de avión imita el ala de un avión, en el que la estructura de soporte principal se extiende por la mitad del ala. En el diseño de la máquina de corte por láser, el eje X consta de una estructura superior de acero, que ha sido aliviada de tensiones y mecanizada con precisión. Corre por el centro de la cámara de corte. La estructura de acero alberga también los sistemas de piñón y cremallera y guías de precisión. Debajo del eje X, el eje Y está conectado a través de cuatro paquetes de cojinetes de precisión. Esta configuración está diseñada para limitar cualquier flexión del eje Y. El eje Z y el cabezal de corte están montados en el eje Y.

Esta parte larga, utilizada para alojar cables en edificios comerciales, se cortó en la nueva máquina de corte por láser de fibra y se dobló en la gran prensa plegadora de la empresa.

Hauser dijo que los diseños de pórtico de gran formato sobre una mesa de 10 pies de ancho conllevan una gran cantidad de inercia.

"Simplemente no soy un gran admirador de los grandes pórticos para láminas de metal cuando se corta a altas velocidades y se trabaja en características pequeñas", dijo.

El diseño de la estructura del avión permite que un fabricante acceda a cualquier lado y a toda la longitud de la cámara de corte por láser. Este diseño flexible también permite que un fabricante coloque los controles de la máquina en casi cualquier lugar alrededor de la máquina.

Chicago Metal Fabricators obtuvo su máquina de corte por láser de fibra de 8 kW en diciembre de 2018. Tiene un cambiador de palets doble, de modo que un operador puede quitar piezas del esqueleto anterior y cargar el siguiente espacio en blanco mientras la máquina está trabajando en otro trabajo. El operador también puede acceder al láser desde el costado si desea un acceso rápido, como arrojar un remanente en la plataforma de corte para un trabajo rápido.

El láser de fibra ha estado en funcionamiento desde febrero, con la ayuda del ingeniero de proyectos de Chicago Metal Fabricators, Nick DeSoto, quien también fue clave para traer la máquina de corte por láser de CO2 más antigua de la empresa y mantenerla en funcionamiento a lo largo de los años. Hauser dijo que el rendimiento del láser está cumpliendo con las expectativas.

"Lo que encontramos en nuestro antiguo láser fue que cuando superas los tres cuartos de pulgada, un láser puede cortarlo, pero luego es más un problema con la calidad del borde de la placa", dijo. "Entonces, cuando llegamos a ese rango, nuestra máquina de corte por plasma de alta definición está bien para la mayoría de esas aplicaciones.

"Lanzamos una amplia gama de tipos de materiales, desde calibre 16 hasta 0,75 pulgadas, en este nuevo láser", dijo Hauser.

El cabezal de corte CYLASER está diseñado para brindar resultados de corte de alta calidad en diferentes tipos de metales de diferentes espesores. La función Vortex modula la potencia del haz junto con el flujo y la presión del gas de asistencia, lo que conduce a una reducción de las estrías y una apariencia más uniforme en los bordes cortados con láser, particularmente en acero inoxidable de 0,3125 pulgadas o más. Vega es el nombre que se le da a la función de modificación del modo de haz del cabezal de corte, que ajusta el tamaño del haz para obtener condiciones de corte óptimas en diferentes escenarios.

Chicago Metal Fabricators, que procesa una buena cantidad de aluminio y acero inoxidable, ha trasladado gran parte de ese trabajo a la nueva máquina de corte por láser. Hauser dijo que la máquina realmente ha demostrado su valor al cortar piezas gruesas de aluminio, generalmente de hasta 0,375 pulgadas. Los resultados han sido "muy buenos", dijo.

En los últimos meses, el fabricante ha estado operando el nuevo láser de fibra dos turnos por día y seis días a la semana. Hauser estimó que funciona el doble de rápido que su antigua máquina de corte por láser de CO2.

Esta parte larga, utilizada para alojar cables en edificios comerciales, se cortó en la nueva máquina de corte por láser de fibra y se dobló en la gran prensa plegadora de la empresa.

"Me siento cómodo con esta tecnología", dijo Hauser. "Solo tenemos que cambiar la lente una vez al año, y el mantenimiento probablemente será el 30 por ciento de lo que es nuestro CO2. Los tiempos de actividad [en el nuevo láser] no podrían ser mejores".

Con el rendimiento y el tamaño de su nueva máquina de corte por láser de fibra, Chicago Metal Fabricators ahora tiene nuevas capacidades que cree que le ayudarán a diversificar aún más su base de clientes. No es una hipérbole decir que es un gran problema.