Cadenas de procesos sostenibles para la fabricación de herramientas resilientes e inteligentes

Ya sea taladrado, torneado o fresado: en el mecanizado, así como en la formación y reforma primaria, la fundición a presión y muchas otras aplicaciones, las herramientas tienen una importancia fundamental para la producción industrial. Su rendimiento influye significativamente tanto en la calidad como en el coste del producto fabricado y, en consecuencia, en la sostenibilidad económica y ecológica del proceso productivo.

Uno de los objetivos del trabajo en el Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST en Braunschweig es el desarrollo de herramientas resistentes e inteligentes bajo los requisitos de la sostenibilidad.

Por lo tanto, los investigadores tienen en cuenta toda la cadena de procesos, desde el diseño de la herramienta y la caracterización del material, pasando por el pretratamiento, la limpieza y los tratamientos y recubrimientos de superficies personalizados, hasta las pruebas y la aplicación.

La clave para la fabricación de herramientas resistentes de alta tecnología que conservan su valor añadido y su operatividad económica incluso bajo las tensiones más elevadas es una construcción de herramienta optimizada. Esto abarca tanto la selección del material como el diseño, teniendo en cuenta la geometría y la topografía, así como el uso de tratamientos térmicos y recubrimientos adecuados.

En el Fraunhofer IST, las optimizaciones en el proceso de fabricación se investigan a lo largo de toda la cadena de procesos. El proceso comienza con un análisis o caracterización de los materiales a mecanizar y un diseño óptimo de la herramienta, que incluye también la selección de un recubrimiento adecuado.

El proceso de producción real de las herramientas comienza con la fabricación del cuerpo básico. Después del pretratamiento, por ejemplo, grabado, arenado y limpieza, la atención se dirige al diseño óptimo de la superficie. Dependiendo de la herramienta y su uso previsto, esto puede ser, por ejemplo, un endurecimiento mediante un tratamiento de difusión de plasma o un recubrimiento personalizado.

Además del acceso a una amplia gama de tecnologías y equipos industriales, los expertos de Fraunhofer IST pueden aprovechar muchos años de experiencia y conocimiento del usuario, lo que permite, por ejemplo, ajustar específicamente las propiedades de fricción y desgaste y optimizar la vida útil de la herramienta. . Para explotar todos los potenciales de eficiencia en términos de consumo de energía y recursos, combinan los recubrimientos funcionales tribológicos con la tecnología de sensores de película delgada donde sea necesario.

Capas de sensor muy delgadas, directamente en las principales zonas de estrés de las herramientas, permiten el registro de datos de proceso relevantes como la presión, la temperatura o el desgaste. Por lo tanto, estas llamadas herramientas inteligentes cumplen los requisitos previos para la digitalización de procesos y cadenas de procesos y, además, ofrecen una amplia gama de enfoques para la optimización de la producción en términos de calidad, seguridad, productividad y flexibilidad.

El paso final en la cadena de proceso es la prueba y el aseguramiento de la calidad de las herramientas. Para la evaluación de la sostenibilidad de las diversas medidas, se realizan en el instituto análisis del ciclo de vida relacionados con el desarrollo (LCA, LCC).

El uso de herramientas resistentes e inteligentes junto con una cadena de proceso digital ofrece un gran potencial para una producción segura, eficiente, flexible y sostenible y, por lo tanto, puede contribuir a aumentar la competitividad de Alemania y asegurar su posición como lugar de producción.

En el stand conjunto de Fraunhofer en la sección de Producción (Pabellón 16, Stand A12) en Hannover Messe, Fraunhofer IST demostrará el potencial de la tecnología de recubrimientos y superficies para la fabricación de herramientas sostenibles. Las exhibiciones incluirán carburos sin cobalto para mecanizado, herramientas de vida útil optimizada con recubrimiento de diamante CVD y herramientas inteligentes y resistentes para fundición a presión y reformado.

Proporcionado por Fraunhofer IST