Gemelo digital e impresión 3D: los dos pilares de la asociación entre Siemens y Cms

Gemelo digital e impresión 3D: los dos pilares de la asociación entre Siemens y Cms

“Reunirse es un comienzo, permanecer juntos es un progreso y trabajar juntos es un éxito”, dijo Henry Ford. Una frase que se puede emplear para explicar los motivos que han llevado a Cms SpA y Siemens Digital Industries Italia a asociarse: ¿qué planean hacer juntos? ¿Qué metas quieren alcanzar? Cms es el acrónimo de Construcción de Máquinas Especiales. La empresa tiene su sede en Zogno (Bg) y produce centros de mecanizado y sistemas personalizados para el procesamiento de materiales avanzados (composites, fibra de carbono, aluminio y aleaciones ligeras), plásticos, vidrio, piedra y metal. Cms forma parte de la división "Otros materiales" de Scm Group (junto con Diversified Machines Systems en Norteamérica y HG Grimme en Alemania, con una facturación de 200 millones y 1000 empleados). El Grupo Scm de Emilia Romaña tiene una facturación de 700 millones, cuenta con 4000 empleados, opera en tecnologías para el procesamiento de materiales y está especializado en la producción de maquinaria para trabajar la madera.

Desde el punto de vista de la innovación tecnológica, Cms pretende dar un salto tecnológico a través de tres líneas. En primer lugar, mediante las funciones adaptativas, cuyo objetivo es estudiar algoritmos para comprender si los parámetros de funcionamiento de las máquinas presentan anomalías, de modo que podamos intervenir oportunamente antes de que se produzca la parada. En este sentido Siemens ya dispone, como veremos, de softwares específicos vinculados al ecosistema IIoT, que incluyen tecnologías basadas en la nube, como la plataforma MindSphere, y soluciones Industrial Edge para procesar los datos. En segundo lugar, empleando la técnica de gemelo digital. Simular procesos antes de llevarlos a cabo permite ahorrar tiempo, dinero y reducir ineficiencias en el proceso de producción. También aquí, la multinacional alemana cuenta con soluciones de software industrial que integran el gemelo digital. En tercer lugar, la fabricación aditiva. En este campo, la empresa ha creado Cms kreator, una máquina con tecnología híbrida, impresión 3D y fresado, que produce productos de gran formato (Large Format Additive Manufacturing) mediante la deposición de capas de material termoplástico reforzado. Para optimizar el proceso, es necesario utilizar un software dedicado como NX de Siemens.

Todo esto tiene que ver con un futuro próximo. Sin embargo, la asociación dura desde hace 46 años, a lo largo de los cuales Cms ha diversificado el producto y los sectores de referencia; por lo tanto, necesitaba y necesita una empresa de referencia para la automatización que posea competencias transversales en los distintos sectores. Por otro lado, la filosofía de la propia Siemens es establecer alianzas tecnológicas duraderas, con el fin de interpretar mejor las necesidades de sus clientes. Un ejemplo de esta colaboración es cms vm 30k, una máquina que trabaja metal y composites, equipada con el control numérico (cn) Sinumerik 840D sl que sienta las bases para una fácil transición a Sinumerik One, el innovador Cnc de Siemens con gemelo digital integrado. Hablamos de ello con el responsable de Digital Industries di Siemens SpA y presidente de Siemens Industry Software Srl Giuliano Busetto y con Giovanni Negri, director general de Cms.

Casi medio siglo de colaboración

1. Para Cms la transversalidad de las soluciones tecnológicas de Siemens es un aspecto especialmente importante

Giovanni Negri, director general de Cms

Para entender los motivos de la asociación, hay que mirar atrás. Cms fue fundada por Pietro Aceti en 1969, hace 52 años. El primer centro de mecanizado se construyó en 1974, y al año siguiente, destaca Giovanni Negri, “ya había una máquina CMS equipada con el primer control numérico de Siemens”. Entre la segunda mitad de los años ochenta y principios de los noventa, la empresa experimentó una fuerte evolución tecnológica. Produce el primer centro de mecanizado en el mundo para el procesamiento de piedra (con la marca Brembana) y entra en el sector del corte de materias plásticas y del procesamiento de materiales avanzados: "Cms empezó entonces a procesar composites y aleaciones de aluminio, teniendo como referencia los sectores aeroespacial, automotriz, ferroviario, fórmula 1, industria náutica, gafas, producción de aerogeneradores, construcción, arquitectura, diseño de interiores, mobiliario urbano y otros”. Poco después se ampliaron las dos sedes de producción en Zogno, donde se produjeron más de 10 mil máquinas de la marca Cms, que ahora se encuentran dispersas en los departamentos de producción de empresas de todo el mundo. Para el Sr. Negri, “a lo largo de los años, la colaboración con Siemens se ha mantenido y fortalecido. Necesitábamos un socio con competencias transversales en los distintos sectores de referencia y por es por ello que Siemens Digital Industries es especialmente importante para nosotros. También hay que destacar que son los mismos clientes los que nos piden que equipemos nuestras máquinas con tecnología Siemens”.

Sin embargo, la transversalidad de las aplicaciones de los productos de Siemens es solo uno de los ingredientes de la colaboración. El otro es la innovación, hacia la que está dirigida Cms, y que requiere la incorporación de competencias amplias y experimentadas. Desde 2002, la empresa forma parte del Grupo Scm, una empresa multinacional con sede en Rímini propiedad de las familias Aureli y Gemmani, la cual, pensando en grande, desarrolla desde hace algunos años un proyecto que utiliza tecnologías de fabricación aditiva en colaboración con el prestigioso centro de investigación alemán Fraunhofer Institut. En 2019 se inauguró un nuevo centro tecnológico en Zogno y posteriormente se creó la plataforma IoT, Cms Connect, que “supuso un paso importante al permitir digitalizar muchos servicios”, en palabras de Giovanni Negri. Así que, ¿cuál es el futuro próximo de la relación con Siemens? Según el Sr. Negri, se trata de dar un paso adelante hacia la digitalización, “en áreas donde Siemens es un claro candidato a ofrecer su contribución”.

2. La asociación según Siemens

Giuliano Busetto, responsable de Digital Industries de Siemens

El gigante de la automatización, que no necesita presentación, está listo para colaborar en el progreso tecnológico de Cms, gracias a soluciones que ya han sido desarrolladas y que están disponibles en el mercado. “Siemens no es solo un proveedor líder en automatización, sino el socio tecnológico ideal para guiar a las empresas en su transformación digital gracias a sus competencias y a su cartera, la única que incluye soluciones que vinculan el mundo real con el virtual”, declara el Sr. Busetto. “Una relación iniciada hace tiempo y duradera es la mejor manera de conocerse. La perseverancia y el compromiso son los ingredientes de nuestra asociación con Cms, como empresa del grupo Scm, que opera en sectores de gran interés para nosotros". Pero veamos qué soluciones ha desarrollado la multinacional para los tres pilares de innovación identificados por el director general de Cms.

Funciones adaptativas, gemelos digitales y fabricación aditiva: los objetivos de la asociación

1. Las funciones adaptativas

Según Giovanni Negri, no se trata solo de elaborar algoritmos capaces de comprender si los parámetros de las máquinas presentan anomalías, sino también de desarrollar nuevas funcionalidades digitales que permitan optimizar el procesamiento a fin de que los servicios de asistencia puedan intervenir adecuadamente. Aquí la referencia a Siemens es inmediata gracias al sistema operativo lloT MindSphere, basado en la nube, capaz de almacenar información operativa y hacerla accesible a través de aplicaciones digitales dedicadas. Gracias a esta tecnología se pueden realizar análisis avanzados sobre los indicadores de desempeño mientras que Industrial Edge soporta la definición de una gran cantidad de parámetros a través de algoritmos basados ​​en métodos estadísticos y en el concepto de aprendizaje automático que permite predecir tendencias de funcionamiento y anomalías operativas, así como optimizar el propio procesamiento.

2. El gemelo digital

Sinumerik One, el primer cnc nativo digital que integra completamente el gemelo digital

Desde el punto de vista de la transformación digital, el gemelo digital de la máquina es un paso fundamental para Cms, puesto que permite crear una réplica fiel y digital de la propia máquina, de lo que sucede durante un determinado proceso y de cuáles son los pasos para optimizar el proceso: todo ello sin realizar físicamente el mecanizado en el taller, sino simplemente virtualizando el proceso. “Siemens -manifiesta Giovanni Negri - está muy avanzada en este campo”. De hecho, la multinacional cuenta con una Digital Enterprise Suite que ofrece excelentes soluciones de software y automatización como Sinumerik One, el primer CNC nativo digital que integra completamente el gemelo digital. Además, la combinación de Sinumerik y NX permite simular máquinas o sistemas de máquinas y crear los gemelos digitales correspondientes, garantizando la optimización de los tiempos de desarrollo; asimismo, permite que la red comercial del fabricante acceda a nuevas oportunidades de negocio y, además, representa una excelente herramienta para que los usuarios finales capaciten a sus operadores, así como una herramienta eficaz para probar, en un entorno virtual, el funcionamiento, los programas y los tiempos de mecanizado de los máquina incluso cuando está ocupada con el mecanizado.

3. Fabricación aditiva

Está claro que la empresa de Bérgamo no empieza desde cero en este campo: al principio mencionamos la colaboración con el Fraunhofer Institut (y desde hace algún tiempo, también con la Universidad de Trento) que ha llevado a la creación de Cms kreator, que utiliza polímeros termoplásticos reforzados con un 40 % de carbono. Funciona así: los materiales termoplásticos se depositan en capas superpuestas que se combinan para crear el producto final. Las dimensiones actuales de Cms kreator son impresionantes: 4,7 por 2 metros y pronto se alcanzarán dimensiones de 6 por 2,6 metros, para satisfacer cualquier exigencia de los sectores de la automoción, aeroespacial y náutico. «El procesamiento en “slices” (capas) de grandes dimensiones requiere un software de control avanzado capaz de optimizar el rendimiento de nuestras máquinas» - manifiesta el Sr. Negri. Siemens también proporciona una solución integrada de extremo a extremo para la fabricación aditiva, gestionando toda la cadena Cad – Cam – Cnc. Gracias a una única plataforma, se puede gestionar la multitecnología de una manera extremadamente flexible, es decir, tanto máquinas de extracción, como de depósito o incluso robots.

Un ejemplo de los resultados de la asociación en el presente

En el campo de la fabricación aditiva, Cms ha creado Cms kreator, una máquina con tecnología híbrida, impresión 3D y fresado, que produce piezas de gran tamaño (Large Format Additive Manufacturing) mediante el depósito de capas de material termoplástico reforzado. Para optimizar el proceso, es necesario contar con un software dedicado como NX de Siemens

Vm 30k es una máquina que procesa metales y materiales compuestos. “Para tratar estos últimos –explica el Sr. Negri- es necesaria la experiencia que Cms ha acumulado a lo largo de más de 50 años y características de resistencia y rigidez en la extracción comparables a las necesarias para el procesamiento de algunos metales, como el acero. La precisión y la exactitud del recorrido son dos de las mejores propiedades de Vm 30k". La máquina tiene tres metros de largo y dos de ancho. La distancia útil es igual a 1,3 metros “pero la gama a la que pertenece también alcanza dimensiones mayores”. La máquina está equipada con Sinumerik 840D sl, un control numérico que garantiza velocidad y flexibilidad para las diferentes aplicaciones (torneado, fresado, rectificado, taladrado, punzonado y muchas otras) de las máquinas herramienta. Cuenta con una arquitectura hardware de alto rendimiento y algoritmos inteligentes, así como funciones de seguridad integradas para el operador y la instrumentación.

Sinumerik One

«Existe una base para pasar de manera sencilla a la plataforma cnc Sinumerik One», manifiesta el Sr. Negri. Se trata de un cnc nativo digital que maximiza el rendimiento de las máquinas herramienta, ya que cuenta con un PLC integrado de última generación cuyos tiempos de ciclo son 10 veces más rápidos que un PLC común. Sinumerik One realiza el gemelo digital con el que es posible simular el proceso de mecanizado y toda la automatización de la máquina con ventajas considerables: permite los afrontar problemas de funcionamiento en la fase de diseño, probar el software junto con el modelo mecánico, obteniendo así una reducción significativa en el tiempo de comercialización. En términos de productividad, el Sinumerik One ofrece funcionalidades como Top Speed ​​Plus, donde mediante el uso de filtros sobre las dinámicas en juego se pueden optimizar los tiempos de trabajo sin que ello afecte a la calidad, el Intelligent Load Control que aumenta la precisión del mecanizado con adaptación automática de los parámetros de ajuste. Importantes innovaciones también en el campo de la prevención de colisiones, con la ampliación de nuevas funciones como Protect MyMachine 3D Twin, gracias a la cual se pueden importar modelos 3D de las mismas herramientas y componentes de sujeción y simular la extracción de material en función de las futuras y efectivas posiciones de los ejes, garantizado una protección completa de la máquina teniendo en cuenta las áreas eliminadas en cualquier modo de operativo; las geometrías y las compensaciones de las herramientas se actualizarán siempre en tiempo real, con el apoyo de la tecnología edge computing.

[Nueva publicación del artículo publicado el 3 de noviembre de 2021]