Introducción
El perfilado es un proceso de conformado de metales utilizado para producir secciones largas de chapa metálica con secciones transversales constantes. Es un método eficaz y rentable de producir piezas con precisión y calidad constantes. La introducción de la tecnología de control numérico por ordenador (CNC) ha mejorado aún más las capacidades y la versatilidad de las máquinas de perfilado.
Perfiladoras CNC se utilizan ahora ampliamente en varias industrias para fabricar componentes metálicos para diversas aplicaciones. Este artículo analiza en detalle el perfilado CNC y su uso generalizado en los sectores de fabricación.
¿Qué es el perfilado CNC?
La conformación por rodillos es un proceso de plegado continuo en el que la chapa o la banda de metal se conforman gradualmente en un perfil de sección transversal deseado a través de una serie de estaciones de rodillos consecutivas. A medida que el material pasa por cada estación de rodillos, se le va dando la forma deseada.
El perfilado CNC incorpora tecnología de control numérico por ordenador para automatizar el proceso de perfilado. Los sistemas CNC controlan todos los aspectos de la perfiladora, incluida la posición de los rodillos, la velocidad de avance del metal y otros parámetros. Los operarios sólo tienen que programar las especificaciones deseadas en el controlador CNC y la máquina ajusta automáticamente las estaciones de rodillos para dar la forma adecuada al material.
Algunas ventajas clave del perfilado CNC:
- Alta precisión y uniformidad. La automatización CNC garantiza que cada pieza cumpla las especificaciones.
- Cambios flexibles y sencillos entre diferentes secciones transversales. Los operarios sólo tienen que cargar un nuevo programa.
- Mayor rendimiento y productividad en comparación con el perfilado manual.
- Tras la configuración inicial, la supervisión del operador es mínima.
- Capaz de realizar perfiles complejos que resultarían difíciles con el perfilado manual.
El CNC permite a las máquinas de perfilado ofrecer una precisión y una eficacia superiores a las capacidades de las operaciones manuales. Esto ha llevado a la adopción generalizada de la tecnología de perfilado CNC en muchas industrias.
Principales áreas de aplicación de la perfiladora CNC
Las perfiladoras CNC se han convertido en omnipresentes en los sectores de fabricación en los que se requieren componentes largos de chapa metálica. Algunas de las aplicaciones más comunes son:
Edificación y construcción
El perfilado CNC se utiliza ampliamente para producir montantes metálicos, viguetas, correas, paneles de pared, tejados, cubiertas y diversos revestimientos arquitectónicos. Las aplicaciones de construcción requieren secciones largas y ligeras que puedan producirse en serie de forma eficiente.
- Tachuelas metálicas - Elementos de entramado de paredes interiores portantes. Las líneas CNC pueden producir montantes de acero galvanizado de diferentes grosores y longitudes.
- Tejados y revestimientos - Paneles metálicos laminados para tejados, paredes exteriores y fachadas. Las líneas CNC producen chapas largas con nervaduras especializadas para mayor resistencia y enclavamiento.
- Estructuras de montaje solar - Piezas metálicas conformadas para bastidores de paneles solares y sistemas de seguimiento solar. Perfiles CNC complejos necesarios para la estabilidad estructural.
Transporte
Los fabricantes de automóviles, camiones, remolques y vagones utilizan perfiles perfilados para bastidores de vehículos, interiores y paneles exteriores de carrocería. El perfilado CNC permite producir grandes volúmenes con precisión.
- Chasis - Barras laterales y travesaños laminados utilizados en carrocerías de camiones y remolques. El CNC permite realizar curvas complejas.
- Paneles de automoción - Los paneles exteriores de la carrocería se moldean con rodillos para darles formas aerodinámicas y suaves.
- Interiores - Los marcos interiores de las puertas, los marcos de los asientos y los arcos de los techos se perfilan para coches y trenes.
Electrodomésticos
Los electrodomésticos suelen contener carcasas, marcos y componentes estructurales de metal conformado. Las carcasas de frigoríficos, lavadoras, secadoras, aparatos de aire acondicionado y muchos otros electrodomésticos se fabrican en líneas de laminado CNC.
- Tambores de lavadora - Las tapas de los extremos y los marcos de la bañera mantienen la redondez.
- Revestimientos para frigoríficos - Revestimientos interiores de acero inoxidable moldeados según las dimensiones exactas.
- Chasis del aire acondicionado - Marcos laterales estructurales y paneles inferiores.
Infraestructura
Desde postes de luz hasta barandillas, los proyectos de infraestructuras utilizan una amplia gama de perfiles perfilados. La automatización CNC permite la producción en serie de componentes de mobiliario urbano uniformes.
- Postes de luz - Los ejes y brazos cónicos de los postes son de chapa de acero.
- Barreras de tráfico - Barandillas y barreras de carretera de acero perfilado.
- Postes - Los postes de las líneas de transmisión y los fustes de las torres de telefonía móvil requieren perfiles angulares.
Muebles
Muchos diseños de muebles modernos incorporan marcos metálicos y elementos estructurales que son ideales para el perfilado. El CNC permite tanto tiradas largas de producción como tiradas cortas personalizadas.
- Escritorios - Las líneas CNC producen robustas patas de escritorio y vigas estructurales de acero.
- Sillas - Bastidores de soporte de asiento y respaldo conformados para sillas metálicas.
- Estanterías - Postes de soporte verticales y estantes horizontales.
Componentes clave de las líneas de perfilado CNC
Un sistema de perfilado CNC contiene una serie de componentes clave que trabajan juntos para dar forma a la chapa metálica en las formas deseadas. Estos son algunos de los elementos principales:
Mecanismo de alimentación
El mecanismo de alimentación proporciona una alimentación consistente de la chapa o bobina en la sección de perfilado. Suele consistir en alimentadores de rodillos de arrastre motorizados o servomotores. El control CNC coordina la velocidad de alimentación para que coincida con la velocidad de conformado.
Sección de conformado
La sección de conformado consta de una serie de estaciones de rodillos que doblan y dan forma progresivamente al fleje. Las avanzadas líneas de perfilado CNC cuentan con estaciones de rodillos servoaccionadas que pueden posicionarse digitalmente para lograr un perfilado de precisión y cambios rápidos.
Controlador CNC
El controlador CNC ejecuta el programa de perfilado y coordina todos los movimientos y funciones de la máquina. Los operarios sólo tienen que llamar a los programas para diferentes piezas o perfiles. El CNC garantiza una ejecución repetible y precisa.
Estación de corte
Una prensa o cizalla de corte final corta las piezas acabadas a la longitud deseada a la salida de la máquina. La operación de corte también puede integrarse en la programación del control CNC.
Equipo de salida
Mesas de salida, transportadores, sistemas de apilado o brazos robóticos gestionan y recogen las piezas acabadas a medida que se producen. Esta automatización puede integrarse con el sistema de control CNC general.
Recinto de seguridad
Las protecciones perimetrales completas y las vallas de seguridad garantizan la protección del operador. Los sistemas avanzados disponen de enclavamientos que impiden que la máquina funcione sin las protecciones colocadas.
Combinando todos estos elementos bajo un control CNC integrado, las modernas líneas de perfilado consiguen cambios rápidos, alta productividad y precisión en la producción desatendida.
Ventajas de la tecnología de perfilado CNC
Las perfiladoras CNC ofrecen ventajas significativas que explican su adopción generalizada en la fabricación:
Mayor precisión y coherencia
Con control CNC, las máquinas de perfilado producen piezas con tolerancias extremadamente estrechas de 0,005 pulgadas (0,127 mm) o mejores. Esta precisión garantiza la uniformidad en grandes volúmenes de producción.
Cambios flexibles y eficientes
Los operarios pueden cambiar a nuevos perfiles de perfilado en cuestión de minutos con sólo seleccionar nuevos programas. No se requieren cambios de hardware.
Mayor rendimiento
La automatización CNC permite que las líneas de perfilado funcionen a altas velocidades de producción, en torno a los 30 m/min, a la vez que mantienen la alimentación sincronizada del material.
Capacidad para formar formas complejas
Las estaciones de laminado servocontroladas permiten laminar incluso secciones de formas complejas con múltiples curvas a lo largo de varios ejes.
Mínimo desperdicio de material
La programación CNC compensa la recuperación elástica del material, lo que da como resultado formas precisas con menos errores y desperdicio de material.
Reducción de las necesidades de mano de obra
Las líneas de perfilado CNC automatizadas sólo requieren uno o dos operarios para la configuración y supervisión durante la producción.
Menores costes operativos
La calidad constante y el alto rendimiento con menos mano de obra reducen los costes totales de las piezas.
Con todas estas ventajas, es fácil ver por qué el perfilado CNC representa lo último en tecnología de conformado de metales.
Configuraciones de perfiladoras CNC
Las perfiladoras CNC se construyen en diferentes configuraciones para adaptarse a las distintas necesidades de producción. Los factores clave que determinan el diseño de la máquina son la longitud de la pieza, el grosor del material y la velocidad de producción.
Continuo frente a cortado a medida
El perfilado continuo produce flejes de longitud indefinida que se enrollan en una bobina. Las líneas de corte a medida cizallan las piezas acabadas a intervalos predeterminados.
Orientación horizontal frente a vertical
Las máquinas de alimentación horizontal ocupan menos espacio, mientras que las verticales permiten la alimentación asistida por gravedad.
Perfil único frente a perfil múltiple
Algunas líneas producen un único perfil, mientras que las máquinas tándem y modulares pueden cambiar rápidamente entre distintas formas.
En línea o autónomo
Las máquinas en línea se integran en sistemas de producción más grandes, mientras que las configuraciones independientes permiten un uso flexible.
Capacidad de gran calibre
Algunas líneas de perfilado se especializan en metales de mayor calibre o aceros inoxidables utilizando componentes más robustos.
Con experiencia y conocimientos, los fabricantes de maquinaria de perfilado pueden configurar líneas CNC optimizadas para los requisitos del cliente. Las líneas personalizadas garantizan una productividad óptima.
Programación y configuración
El funcionamiento eficaz de la laminadora CNC depende de una programación y una configuración adecuadas. Los fabricantes de máquinas ofrecen servicios de programación y opciones de software CAD para facilitar el proceso.
De modelo 3D a programa de máquina
Los diseños de las piezas se modelan en CAD 3D y, a continuación, el software convierte las geometrías en código de máquina para cada posición de rodillo.
Calibrado de máquinas
Las estaciones de rodillos pasan por rutinas automáticas de calibración inicial para alinear las posiciones con los puntos cero y ejes del CNC.
Propiedades de los materiales
Las características específicas del material, como el módulo de elasticidad, se introducen en el software para tener en cuenta la recuperación elástica del material.
Optimización de la secuencia de moldeo
El orden de los dobleces y las formas puede optimizarse para evitar defectos y tensiones en el material.
Simulación y emulación
La programación fuera de línea puede simular los movimientos de la máquina y detectar interferencias antes de la ejecución en directo.
Diseño de herramientas
Para determinados perfiles pueden ser necesarias herramientas especializadas, como rodillos dobladores, prensas, guías y calibradores.
Con la preparación adecuada, las perfiladoras CNC pueden producir con precisión un nuevo perfil en la primera pasada.
Sistemas de control de calidad
Para aprovechar todo el potencial de las líneas de perfilado CNC, a menudo se implantan sistemas automatizados de control de calidad. Entre ellos se incluyen:
Control de la fuerza de balanceo del servo
Los sensores de fuerza de los servo rodillos detectan fluctuaciones que indican defectos. El control CNC puede ajustar en tiempo real o marcar las piezas defectuosas.
Inspección dimensional automática
Los sensores láser u ópticos montados a lo largo de la línea inspeccionan las dimensiones clave y comprueban si hay errores de conformado.
Pruebas de gálibo posteriores a la producción
Las piezas de muestra se miden con calibres de precisión. Los calibres automatizados pueden integrarse en la línea de producción.
Inspección visual
Los sistemas de visión artificial detectan defectos superficiales e incoherencias en el material. Los sistemas de clasificación automática eliminan las piezas defectuosas.
Escaneado de piezas en MMC
Las piezas de muestra se colocan en un escáner CMM para realizar un análisis dimensional de 360 grados. Los datos permiten mejorar los procesos.
Las avanzadas líneas de perfilado CNC funcionan como sistemas llave en mano totalmente automatizados con verificación de calidad integrada en cada fase. Esto representa el pináculo de la tecnología de perfilado.
Últimos avances en perfilado CNC
Como tecnología en evolución, los sistemas de perfilado CNC incorporan continuamente las últimas innovaciones y mejoras. Algunos desarrollos actuales incluyen:
Accionamiento servoeléctrico
Sustitución del posicionamiento hidráulico tradicional de los rodillos por un accionamiento servoeléctrico rápido y preciso para velocidades y precisiones mayores.
Ajustes sobre la marcha
Supervisión en tiempo real y ajustes automáticos de los rodillos sobre la marcha para compensar las variaciones de material y mejorar la uniformidad.
Funciones de seguridad avanzadas
Innovaciones como la visión 3D multiespectro eliminan por completo los posibles puntos de contacto mediante la detección proactiva y el apagado controlado.
Acceso remoto conectado
Supervisar el estado de la línea y las métricas de calidad de las piezas en tiempo real desde cualquier lugar. Realización de ajustes de programación en directo de forma remota.
Herramientas de cambio rápido
Los sistemas de herramientas de liberación rápida y los carros de cambio rápido de rodillos permiten ajustar los perfiles en menos de 10 minutos.
Máquinas "verdes" energéticamente eficientes
Las líneas de nueva generación aprovechan la eficacia del accionamiento servoeléctrico para reducir el consumo de energía y el impacto medioambiental.
Fábricas inteligentes a medida
Las líneas de producción de Industria 4.0 totalmente adaptadas integran funciones de recopilación de datos, sensores conectados, análisis y aprendizaje automático.
Con las constantes innovaciones tecnológicas y de materiales, los sistemas de perfilado CNC seguirán ampliando fronteras y explorando nuevas aplicaciones en la fabricación.
Perfilado frente a otros métodos de fabricación de metales
Aunque el perfilado ofrece ventajas sustanciales, es sólo uno de los muchos procesos de trabajo del metal disponibles. Otros métodos de fabricación habituales son:
Estampación
El estampado utiliza prensas y matrices para conformar chapas metálicas con elevados tonelajes de presión. Menores volúmenes debido al mayor coste de las herramientas.
Hidroconformado
Conformado de metal en formas complejas tubulares y cerradas mediante fluido a alta presión. Formas de perfil limitadas, pero ideales para tubos y tuberías de automoción.
Soldadura Fabricación
Unión de piezas metálicas mediante soldadura por arco o por puntos. Técnica que requiere mucha mano de obra.
Conformado de frenos
Doblado de chapas metálicas para darles forma mediante una prensa de frenado mecánico. Es más lento y requiere más utillaje que el perfilado.
Fundición
Vertido de metal fundido en moldes para crear formas solidificadas. Ideal para piezas de gran volumen con características detalladas, como bloques de motor.
Extrusión
Exprimir metal a través de una matriz para crear longitudes con sección transversal fija. Limitado a perfiles simplistas.
Para producir grandes longitudes de chapa metálica en secciones transversales simétricas abiertas, el perfilado ofrece claras ventajas sobre estos otros procesos.
Preguntas más frecuentes
¿Qué tipos de metales pueden laminarse?
La mayoría de los metales dúctiles pueden laminarse, incluidos el acero, el acero inoxidable, el aluminio, el cobre y el latón. La capacidad de resistir la flexión sin agrietarse es el requisito clave.
¿Cuáles son los ejemplos más comunes de productos finales laminados?
Canalones, tejados, revestimientos, bastidores, raíles, montantes de entramado, paneles de vehículos, señalización de autopistas, vallas publicitarias, estanterías, cerramientos, marcos de paneles solares y carcasas de luces LED son algunos ejemplos de productos finales laminados.
¿Qué espesores de metales pueden laminarse?
Las perfiladoras estándar pueden procesar normalmente metal de calibre 26 (0,017") hasta aproximadamente calibre 14 (0,075") de espesor. También es posible ampliar el rango hasta 1⁄4" de grosor con perfiladoras de gran calibre.
¿Cómo se consiguen formas complejas con rodillos?
Al moldear el material progresivamente a través de una serie de pasos de plegado en múltiples direcciones en lugar de todos a la vez, se pueden producir incluso formas intrincadas. La forma final es la suma de numerosas pequeñas curvaturas incrementales.
¿Puede una misma perfiladora fabricar distintos perfiles?
Algunas máquinas configurables o modulares pueden equiparse con conjuntos de herramientas adicionales y programas CNC para permitir cambios rápidos de perfil. Los diseños estandarizados también permiten reequipar las líneas existentes con nuevas herramientas.
¿Qué tamaños de producción son óptimos para el perfilado?
Las tiradas largas de producción de más de 50.000 pies lineales es donde la eficacia del perfilado CNC ofrece mayores ventajas. Sin embargo, también son viables los prototipos cortos y los lotes pequeños.
¿En qué se diferencia el perfilado de la impresión 3D en metal?
Mientras que la fabricación aditiva puede producir formas únicas muy complejas, el perfilado es superior para la producción en serie de secciones metálicas largas y sencillas de más de 1.000 piezas. Ambas tecnologías pueden complementarse.
Conclusión
El perfilado CNC ofrece ventajas transformadoras para producir piezas metálicas con secciones transversales largas y abiertas. Con una eficiencia, flexibilidad, precisión y rentabilidad sin precedentes, las máquinas de perfilado CNC se han convertido en parte integral de la fabricación en diversos sectores.
Los continuos avances están liberando un potencial aún mayor para esta tecnología. A medida que continúen las innovaciones en ingeniería, los sistemas de perfilado CNC adoptarán más aplicaciones y desempeñarán un papel cada vez más importante en las fábricas inteligentes automatizadas del futuro. La adopción generalizada de esta tecnología es un testimonio de las capacidades que aporta al sector de la fabricación.
