Los nuevos plásticos aportan un salto cualitativo para los sistemas de válvulas

Aventics cambió el plástico que utilizaba para sus sistemas de válvulas de unidades de diálisis. Sin embargo, los aprietatuercas neumáticos que usaban anteriormente superaban los valores de par de apriete especificado. Las roscas se dañaban y el índice de rechazo aumentó drásticamente. La solución fue un sistema de atornillado Microtorque. Gracias a esta herramienta, el nuevo material se puede montar en un proceso seguro

"Los componentes neumáticos que son robustos y compactos son cada vez más importantes en el sector de las ciencias de la vida", explica Daniel Gebert, responsable de calidad de Aventics GmbH en la planta de Laatzen. "El sector necesita cada vez más soluciones para aplicaciones de baja presión con un alto grado de integración funcional y eléctrica", añade. Como un ejemplo de su amplia cartera de productos, describe un sistema de válvula de la unidad de diálisis: "los componentes como este combinan la extrema precisión con la fiabilidad. Estamos constantemente mejorando nuestros productos."

El cambio del plástico se tradujo en tornillos sueltos

En su proceso de mejora continua de los productos, Aventics decidió utilizar un nuevo tipo de plástico para la placa base del sistema. Sin embargo, en la etapa previa a la producción en serie, las roscas de los tornillos se deshacían a menudo. Daniel Gebert lanzó una campaña para solucionar este problema: el equipo de ingeniería estudió la aplicación y pronto encontró la causa del problema. Los aprietatuercas neumáticos rectos que se utilizaban no eran aptos para el nuevo material de la placa base. Como resultado de su diseño, las herramientas de este tipo solo puede apretar tornillos con un valor de par fijo y a una velocidad fija. "Debido a la inercia de la herramienta, las roscas se deshacían cuando los tornillos autorroscantes se apretaban", explica Gebert. Aunque el nuevo plástico era más conveniente desde el punto de vista químico, también era menos resistente. El componente de plástico usado previamente era más grueso, más duro y más resistente, y no se dañaba aunque se superara el bajo valor de par de apriete de 18 cNm (= 18 centinewton-metro o una centésima de newton-metro= 0,18 Nm). El uso del nuevo material hizo que Aventics tuviera que repensar los sistemas de apriete utilizados anteriormente con miras a garantizar la fiabilidad del proceso de montaje.

proceso de montaje de las válvulas neumáticas de equipos médicos

"En comparación con los aprietatuercas neumáticos rectos manuales, el sistema MicroTorque es mucho más silencioso y preciso", dice Frank Straubel, empleado de Aventics. (Foto: Atlas Copco Tools)

"Veníamos utilizando herramientas neumáticas desde hace 20 años y nunca antes habíamos tenido problemas", comenta Daniel Gebert, "si bien nunca antes nos habíamos enfrentado a una aplicación de montaje tan compleja y miniaturizada." La aplicación contempla la instalación de 22 válvulas en miniatura completas con filtros y manguitos en una placa base con un tamaño total de aproximadamente 12 cm x 14 cm con un total de 44 tornillos M1.6 autorroscantes con cabezales Torx T2. El proceso de montaje está seguido por una inspección del 100% de la aplicación. "Si se detecta un defecto que requiere la sustitución o la repetición de la pieza, el coste adicional de mano de obra de cada componente individual puede alcanzar los 20 €", confirma Gebert. Aventics estuvo encantada de seguir la sugerencia de Atlas Copco Tools de usar un nuevo husillo Microtorque en esta aplicación. El husillo, que es dirigido y controlado digitalmente, sorprendió al equipo Aventics por su amplio rango de trabajo de 12,5 a 50 cNm (correspondientes a 0,125 - 0,5 Nm), así como por su facilidad de manejo y versatilidad.

Una sofisticada estrategia de apriete más inteligente que el material

Aunque los tornillos autorroscantes con un diámetro de 0,93 mm solo tienen cuatro vueltas y media de rosca, el husillo Microtorque de tipo QMC41-50-HM4 completa un proceso de apriete en tres etapas en esta corta distancia. Daniel Gebert describe el proceso en detalle: "Al principio del ciclo de apriete, el sistema de atornillado gira a una velocidad reducida para insertar la herramienta el cabezal Torx T2 del tornillo. Al finalizar esta etapa de inserción, el sistema cambia a la fase de ángulo de giro y el tornillo se aprieta a 500 rpm hasta que el cabezal hace contacto con la superficie del material. En cuanto se alcanza este punto, la velocidad de husillo se reduce hasta las 210 rpm y el tornillo se aprieta al par de apriete final de 18 centésimas de newton-metro en una fase controlada. "Como las velocidades de rotación se pueden programar libremente en todas las etapas, el sistema Microtorque puede adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones de apriete. Las señales ópticas y acústicas del sistema de atornillado y del controlador proporcionan al operador una visión general del resultado en todo momento. "El cambio a un apriete controlado ha permitido reducir el índice de error prácticamente a cero", confirma Ayhan Horoz, encargado de la planificación de la producción. Hasta finales del otoño, el sistema había completado 80.000 ciclos de montaje sin problemas.

Garantía de calidad gracias a los trazados de apriete detallados

El nuevo sistema desarrollado por Atlas Copco puede hacer aún más; Gebert lo explica: "el controlador MicroTorque es extremadamente compacto y las funciones gráficas son simplemente fantásticas. Sólo tenemos que conectar un PC y el controlador puede imprimir curvas detalladas y trazados de apriete. "La visualización es clara e inequívoca. Gracias al análisis de los trazados de apriete, Aventics puede interpretar la acción de apriete con mucho mayor detalle y comprender qué sucede exactamente en cada etapa del proceso. "Eso no era posible antes con las herramientas neumáticas".

Los trazados de apriete muestran la calidad de los componentes suministrados

Con un sistema de atornillado controlado por Microtorque, Frank Straubel monta componentes neumáticos de un equipo. Aprieta un sistema de válvulas con 44 tornillos M1.6 de pequeñas dimensiones. El número de operaciones de apriete se controla automáticamente. (Foto: Atlas Copco Tools)

Como un beneficio adicional del sistema de atornillado, Ayhan Horoz añade que ayuda a la evaluación de la calidad de los componentes adquiridos de proveedores. "Los gráficos muestran una precisa indicación de las fluctuaciones de la resistencia de inserción. Esto puede producirse si los diámetros de los orificios roscados preperforados en los componentes moldeados por inyección están fuera de las tolerancias especificadas. Durante la inserción de los tornillos, el sistema de atornillado Microtorque detecta cambios de micras en los valores de fricción". Aventics puede compensar esas fluctuaciones ajustando los parámetros de par o rechazando los componentes afectados y enviando reclamaciones a los proveedores su los valores están fuera del rango especificado. Gracias a este método, es posible detectar incluso pequeñas fluctuaciones en el revestimiento del tornillo o en las propiedades del material de las piezas de plástico.

Los operarios aprecian sus ventajas ergonómicas

El director de calidad de Aventics, Daniel Gebert (izquierda) y planificador de producción Ayhan Horoz compartían regularmente sus experiencias con los expertos de Atlas Copco durante la fase de prueba del nuevo husillo Microtorque. "Gracias al proceso de apriete de tres etapas hemos reducido drásticamente el índice de errores; ahora hemos aumentado la precisión de la producción a niveles que nunca habíamos alcanzado," dice Gebert. (Foto: Atlas Copco Tools)

Además de la mejora significativa en la seguridad de los procesos y la capacidad del rendimiento técnico, la aceptación por parte de los empleados es también un factor clave. En comparación con los aprietatuercas neumáticos, el sistema Microtorque es prácticamente silencioso. Además, el husillo QMC41-50-HM4 de pequeñas dimensiones está soportado por un brazo lineal, lo cual alivia la carga del operador. Como resultado, los operadores no tardaron en acoger con los brazos abiertos los nuevos equipos. "Gracias al proceso de apriete de tres etapas logramos un par de apriete preciso. Como resultado, podemos aplicar la presión correcta, que es un factor importante para el apriete, desde la primera hasta la última operación", comenta Daniel Gebert, quien adquirió el versátil sistema Microtorque tras el éxito de las pruebas. "Ahora estamos realizando trabajos de montaje con más calidad que nunca".