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Mejora sistemática del proceso con ruido

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El diseño del proceso de conformado de chapa metálica es cada día más y más complejo. Esta mayor complejidad es el resultado del continuo incremento de la complejidad geométrica de las piezas estampadas así como las numerosas aplicaciones de aceros de alta resistencia. Además, la alta competitividad en el mercado crea una gran demanda en la entrega de piezas estampadas de alta calidad con un plazo de entrega cada vez menor. Centrándose en estos últimos retos de la industria de automoción, AutoForm Engineering ha desarrollado un enfoque innovador para la mejora sistemática del proceso de conformado. Este enfoque sistemático aporta transparencia al proceso de conformado, permite un mayor entendimiento de dicho proceso de conformado, aborda la robustez del estampado y permite acortar los tiempos de desarrollo y puesta a punto. Los ingenieros consiguen incrementar la eficiencia dado que ahora pueden abordar y solucionar problemas clave de fabricación antes de la producción.

Mejora sistemática del proceso

La simulación del estampado permite a los ingenieros detectar errores y problemas, tales como arrugas o roturas en las piezas, en una fase temprana del proceso de conformado. Durante el diseño de herramienta y de proceso se tienen que definir varios parámetros de diseño, tales como los radios de la pieza, la geometría del pisador, la geometría del addendum, el uso y la posición de los frenos, las fuerzas de pisado, la lubricación etc. Las decisiones tomadas por los ingenieros se basan principalmente en los estándares y experiencia de la compañía y tienen una influencia directa en la calidad del proceso de conformado. Es importante identificar qué parámetros de diseño influyen sobre la calidad de la pieza y en qué medida. Para ello, se llevan a cabo múltiples simulaciones de forma automática. Durante estas simulaciones, se varían los parámetros de diseño mientras los ingenieros se centran en los objetivos de calidad para la pieza estampada. Los objetivos de calidad se pueden especificar con respecto a una o más variables de resultado de simulación, por ejemplo, que no haya ninguna arruga, ninguna rotura, o que el estiramiento sea suficiente. De este modo, se pueden identificar los parámetros de diseño que tengan mayor influencia en la pieza estampada durante la fase de diseño de herramienta y proceso, permitiendo a los ingenieros hacer los ajustes necesarios, lo que contribuye a la mejora sistemática del proceso de conformado. La mejor configuración seleccionada de variables de diseño da lugar a un proceso viable.

Robustez

El proceso de diseño no tiene que ser solo viable, también tiene que ser robusto. En la producción diaria, las piezas producidas sin problemas un cierto día, pueden experimentar problemas el día después aunque las condiciones de producción no hayan cambiado. Esto se debe al “ruido” presente por naturaleza y a las variaciones en el proceso de conformado. Para analizar la influencia de las variables de ruido en el proceso de conformado, se efectúa el análisis de robustez. Para estos análisis, el usuario define una variación para cada variable de ruido mediante el valor medio y la desviación estándar asociada. Basándose en esta variación, se lanzan múltiples simulaciones de forma automática. Se analizan todas las simulaciones focalizándose en la función de calidad, que es independiente de las variables de ruido. En el análisis de robustez se puede verificar si un proceso de conformado contiene resultados estables bajo la influencia de varios parámetros de ruido comunes. El análisis de robustez tiene en cuenta el ruido y variabilidad que son inherentes al proceso de conformado reflejando de mejor manera el estado real de fabricación.

Mejora sistemática del proceso con ruido

En vez de llevar a cabo, en primer lugar, tareas de mejora sistemática del proceso y tras ello, de robustez, podemos combinar ambas en un único análisis llamado “Mejora sistemática del proceso con ruido”. Este análisis tiene directamente en cuenta la variación del resultado causada por las variables de ruido cuando se identifican los mejores valores posibles de las variables de diseño.

La imagen ilustra las diferentes ventanas de procesos viables con o sin tener en cuenta el ruido. En el caso del análisis de mejora sistemática de proceso, la línea negra representa el resultado correspondiente mientras se varía la variable de diseño. Los resultados que están por debajo del límite superior cumplen los criterios de calidad. La ilustración muestra que tanto los valores bajos como altos de las variables de diseño dan lugar a un proceso viable. Durante el análisis de la mejora sistemática de proceso con ruido, las variables de diseño y ruido se varían simultáneamente. El resultado se representa con el área en amarillo. Para valores de variables de diseño bajos, el proceso resulta ser muy sensible al ruido y el resultado se dispersa por encima del límite superior. Para esos valores de variables de diseño, el proceso no es robusto. Los valores de variables de diseño altos muestran un comportamiento menos sensible y todos los resultados se mantienen por debajo del límite superior. Por lo tanto, para valores de variables de diseño altos el proceso no solo cumple los criterios de calidad sino que también los de robustez.

La mejora sistemática del proceso con ruido permite al ingeniero desarrollar un proceso de conformado más rápido y seguro. Este método se puede caracterizar como altamente estandarizado, ya que reduce la estrategia de prueba y error de la optimización manual y da lugar a un proceso robusto requerido por la puesta a punto y durante la fase de fabricación. No hay otro software en el mercado con este enfoque, que puede usarse tanto por ingenieros experimentados como por los que no tienen tanta experiencia. La mejora sistemática del proceso con ruido asegura el proceso de fabricación más eficiente y estable a la vez que alcanza los objetivos de calidad deseados. Un proceso de producción estable es la clave para un coste de fabricación eficiente.