Reflexiones sobre una elipse perfectamente simétrica

Si bien muchos de los proyectos de BR Sculpture implican fundición, la empresa también realiza bastante trabajo de fabricación. Como cualquier fabricante, el propietario de BR, Brett Richards, ocasionalmente se queda perplejo ante un problema de fabricación abrumador como este: formar un marco perfectamente simétrico para un espejo.

Un breve recorrido por BR Sculpture, Chicago, es suficiente para demostrar que es cualquier cosa menos un taller de fabricación típico. Mientras que los fabricantes suelen cortar, doblar y unir láminas y placas de acero al carbono, BR suele utilizar metales como el bronce al silicio o el hierro. Si bien los fabricantes suelen doblar tubos, estampar láminas de metal o soldar subensamblajes para aplicaciones automotrices, de maquinaria o aeroespaciales, es probable que BRSculpture produzca una pieza artística para un escultor o fabrique un artículo antiguo para un plató de cine. A los talleres de fabricación les gusta contratar fabricantes experimentados con buenas aptitudes mecánicas; todos en BR tienen una maestría o una licenciatura en bellas artes. Y mientras los fabricantes buscan la seguridad financiera de contratos a largo plazo y grandes volúmenes de productos, BR rara vez disfruta de ese lujo. La mayoría de sus proyectos son ejecuciones únicas o de bajo volumen que se cuentan por docenas.

A pesar de las muchas diferencias, BR Sculpture tiene bastante en común con un taller de fabricación típico. La mayor parte del trabajo de BR consiste en unirse (muchos solicitantes de empleo tienen que pasar una prueba de soldadura) y doblar porque gran parte del trabajo de la empresa es para aplicaciones únicas de muebles, electrodomésticos y decoración del hogar. Y como cualquier fabricante, se basa en tener el equipo adecuado para realizar el trabajo. BRSculpture es similar a los talleres de fabricación en otro aspecto: ocasionalmente se encuentra con un problema de fabricación aparentemente pequeño que resulta ser un gran problema de fabricación.

Brett Richards, el fundador de BR Sculpture, no comenzó su carrera en un estudio de arte. De hecho, se inició en la fabricación. Después de graduarse del Instituto de Arte de Chicago con una licenciatura en bellas artes, tomó un trabajo como fabricante en un taller de producción para ganarse la vida. Ansiaba más variedad de la que ofrecía el trabajo, por lo que encontró algún trabajo pluriempleo, haciendo algunos trabajos de casting y otros proyectos.

En poco tiempo renunció a su trabajo, arrendó un espacio de 800 pies cuadrados y comenzó su propio negocio haciendo trabajos de fundición y un poco de fabricación. Tenía solo dos empleados, Richards y un soldador. Fundieron elementos para otros artistas y fabricaron proyectos arquitectónicos y estructurales, como pasamanos y soportes para buzones. La carga de trabajo creció rápidamente y, en poco tiempo, Richards se mudó a una ubicación de 5,000 pies cuadrados y la empresa creció a 14 empleados. En dos años se mudó a su ubicación actual, un edificio de 20,000 pies cuadrados. instalación.

Debido a que la fundición y la fabricación son dos procesos completamente diferentes, BR tiene dos modos de trabajo. Para vaciados, utiliza una pieza original para hacer el molde. Cuando se trata de fabricar, la empresa confía en las impresiones de ingeniería. Por supuesto, tener una impresión no es el final. De hecho, eso es solo el comienzo. Averiguar la mejor manera de fabricar la pieza es el siguiente paso. Y, a veces, este es el comienzo de una larga búsqueda del equipo adecuado.

Uno de esos proyectos involucró un gran espejo decorativo. La parte del proyecto de BR involucró la fabricación del marco del espejo, que consta de tres componentes: una pieza de chapa metálica pesada y muy pulida que forma la parte posterior del marco; un pequeño bloque de acero con un agujero perforado, que sirve como percha; y un borde elíptico hecho de barra redonda. De los tres componentes, el borde elíptico fue el mayor desafío.

Richards pensó que gastaría unos cuantos miles de dólares en una simple dobladora manual.

El marco está hecho de una longitud de aluminio extruido 6063 T5. El apoyo material y el espacio suficiente fueron dos cuestiones que influyeron en la elección de Bender de BR. Aunque el material es fuerte, es flexible y requiere soporte para evitar que se combe y se tuerza durante el proceso de doblado. Además, las piezas de trabajo largas requieren un espacio sustancial de entrada y salida. Muchas dobladoras de tres rodillos se construyen de modo que los ejes centrales de los rodillos sean horizontales y el doblado se realice en el plano vertical. Estos funcionan bien para piezas cortas o piezas largas con curvas suaves. Sin embargo, los artículos largos con curvas complejas pueden ser difíciles de manejar. Cuando salen hacia arriba, sostenerlos manualmente puede ser difícil; además, las secciones de paredes delgadas tienden a colapsar por su propio peso. Cuando se alimentan hacia abajo, pueden quedarse sin espacio y estrellarse contra el suelo.

BR necesitaba una dobladora con los rollos arriba, con ejes centrales verticales, para que el doblado fuera en el plano horizontal. Esta disposición facilitaría el apoyo de la pieza de trabajo manualmente o con soportes.

Un segundo desafío, más crítico que los problemas de soporte y espacio, se refería a las dimensiones de la pieza terminada. La precisión y la repetibilidad eran primordiales. Mientras que algunas aplicaciones de plegado pueden tolerar cierta latitud en las dimensiones, especialmente si la pieza finalmente se ocultará a la vista, las aplicaciones ornamentales o estéticas como esta requieren tolerancias estrictas.

Los problemas importantes en el doblado de rodillos son el espacio y el soporte. Las piezas de trabajo largas, dependiendo de las curvas, pueden requerir un espacio significativo para la entrada y salida. Cuando se usa una dobladora de tres rodillos con los rodillos en la parte superior, este espacio está a la izquierda o derecha de la dobladora, y la pieza de trabajo se sostiene fácilmente ya sea manualmente o con soportes.

Finalmente, BR quería una dobladora que fuera fácil de programar.

Richards examinó varios dobladores y envió varias piezas de prueba para doblar, pero tuvo dificultades para encontrar una máquina que formara la forma elíptica con la precisión que necesitaba. Su búsqueda, que duró bastantes meses, terminó en una feria comercial.

"Vi una elipse [formada a partir de tubos] en el stand de un proveedor en FABTECH", dijo Richards, refiriéndose a la feria anual FABTECH® Intl. & Espectáculo de soldadura AWS. Ese proveedor era Profilbiegetechnik AG y la máquina era una PBT25®.

Parecía un buen ajuste. Con una mirada, Richards pudo ver que cumplía con dos de sus criterios. Primero, tiene rollos verticales y curvas en el plano horizontal. En segundo lugar, Richards sabía que podía manejar una elipse. Eso dejaba solo dos preguntas: ¿podría hacer su elipse con precisión y sería fácil de programar? Resultó que estas preguntas serían más fáciles de responder de lo que pensaba Richards. El proveedor, Boschert Precision Machinery Inc., estaba ubicado cerca de Milwaukee, a solo 100 millas del taller de Richards en Chicago.

Richards y el equipo viajaron a Milwaukee para evaluar el doblador. Les complació saber que programar el doblador no sería demasiado difícil cuando el viaje a Milwaukee se convirtió en un curso acelerado de programación. A las pocas horas estaban programando elipses. Richards pronto determinó la respuesta a la pregunta final. La precisión del eje X de la máquina es de 1/100 mm, que resultó ser lo suficientemente precisa para hacer el marco del espejo.

Aunque esta elipse en particular está programada como una serie de nueve curvas distintas, el software tiene que convertir esto en algo mucho más sofisticado: una forma suave sin curvas distintas. En otras palabras, el producto terminado es una curva con un radio que cambia continuamente. El producto semiacabado debe tener dos patas, o caídas, porque es físicamente imposible rodar una longitud de material hasta el final de la pieza de trabajo.

Para hacer esta elipse particular, un operador inserta la pieza de trabajo en la máquina e inicia la secuencia de doblado. La máquina toma el control y atrae la pieza, haciendo los ajustes necesarios en la ubicación del rodillo a medida que avanza la curva. El doblador no intenta formar la forma en una sola pasada; más bien, mueve el material de un lado a otro en una larga serie de pequeñas curvas incrementales.

"Se necesitan aproximadamente 90 pasadas para hacer esta parte", dijo Richards. Cuando la pieza está terminada en un 75 por ciento, el doblador se detiene. El operador dibuja una línea en la parte adyacente al eje central del rodillo de doblado central, retira la parte de la máquina, la lleva a una sierra de cinta y corta la primera pata.

"De lo contrario, las dos piernas chocarían cuando el doblador termina la parte", explicó Richards. Luego, el operador devuelve la pieza a la dobladora, alinea la marca trazada con el rodillo central e ingresa el comando para que la dobladora reanude el doblado.

Cuando termina, descarga la máquina y regresa a la sierra para cortar la segunda pata. Después de eso, uno de los soldadores une el marco a la parte posterior y sujeta la percha en su lugar. Después de un poco de limpieza y pulido, el marco se empaqueta y se envía al cliente.

Si bien BR está contento con el desempeño del doblador en el marco, el doblador puede hacer algunas cosas más. Por ejemplo, el personal de BR ha descubierto que pueden usar el doblador para hacer pequeños cambios en una pieza doblada. "Siempre podemos volver a colocar una pieza en la máquina para ajustar el radio", explicó Richards. "Podemos hacer esto, si es necesario, para reducir el espacio donde se unen los dos extremos. Esto reduce la cantidad de soldadura necesaria para terminar la pieza".

También es adecuado para doblar tubos cuadrados y rectangulares. Para estas formas, los rollos generalmente deben comenzar bastante separados para evitar que se doblen. La máquina se puede ajustar a un máximo de 40 pulgadas entre rollos. Además, debido a que se dobla en el plano horizontal, los soportes para piezas de trabajo integrados en la máquina resultan útiles. El operador puede colocar los soportes altos o bajos para enderezar material retorcido o para torcer material recto, es decir, para doblar una espiral tridimensional. Aunque BR no necesita hacer espirales para ningún proyecto actual, tiene la capacidad, en caso de que surja la necesidad. Finalmente, es un tamaño conveniente. Debido a que es compacto de 47 pulgadas por 56 pulgadas, no ocupa mucho espacio. Moverlo no es un gran problema: pesa 525 libras.

Buscar la máquina adecuada tomó bastante tiempo y fue una inversión mayor de lo que esperaba Richards, pero al final valió la pena. El resultado, un marco perfectamente simétrico, refleja bien tanto a BR Sculpture como al fabricante de espejos.