La tecnología de servoprensas ayuda al estampador de metal a perfeccionar su propuesta de valor

Oct 28, 2023

Kapco, Grafton, Wis., un gran fabricante de estampado por contrato, pudo ganar el trabajo de adquisición, competir con estampadores en el extranjero y demostrar que podía mejorar la velocidad de comercialización de sus clientes, con la instalación de tecnología de servoprensa. Imágenes: Kapco

No es inusual que los OEM de productos de consumo produzcan algunos o todos sus componentes. De hecho, la mayoría de ellos comienzan de esa manera. Pero si usted es un proveedor con un alto nivel de competencia en un aspecto particular de la fabricación, como el estampado, y lo respalda con compras de equipos inteligentes y un excelente personal, la decisión más sabia de un cliente puede ser confiarle esa operación.

Ganar el trabajo de adquisición superando a un competidor puede ser una hazaña satisfactoria. Ha mejorado sus operaciones, ajustado su eficiencia, comprado su equipo sabiamente y administrado bien a su personal para demostrar su valor.

Traer el trabajo de adquisición de su propio cliente leal es una victoria de otro tipo. Es un testimonio de confianza en sus capacidades al más alto nivel.

Eso es lo que sucedió en Kapco, Grafton, Wis., un gran fabricante de estampado por contrato, con la compra de tecnología de servoprensa.

Las plantas y operaciones de Kapco están ubicadas principalmente en el área de Milwaukee, con una planta en Osceola, Wis. La compañía emplea a casi 700 personas y tiene más de 600 000 pies cuadrados en sus nueve ubicaciones. Sus operaciones comprenden un 60% de estampación y un 40% de fabricación y soldadura. El fabricante se especializa en estampados de mediano volumen y calibre 7 a 16.

El presidente y director ejecutivo de Kapco, Jim Kacmarcik, es la segunda generación de propiedad familiar. Su padre, Tom Sr., fundó la empresa en 1972. El primer operador de prensa de la empresa fue la esposa de Tom, Josephine. "Kapco realmente tuvo un comienzo pequeño y humilde", dijo Kacmarcik. "Estamos realmente orgullosos de lo que nos hemos convertido: de solo tres equipos en nuestras instalaciones originales a más de 125 en la actualidad, muchos de los cuales son las mejores máquinas de su clase. El crecimiento ha sido rápido en ocasiones, pero ha también ha habido un crecimiento intencional y estratégico".

Los clientes de Kapco provienen de diversas industrias, que incluyen deportes motorizados, camiones pesados, vehículos militares, manipulación y almacenamiento de materiales, agricultura y electrodomésticos. El principal cliente de la empresa es un fabricante de vehículos deportivos todoterreno líder en el mercado. Kapco está al mismo nivel que los segmentos side-by-side y ATV, fabricando literalmente miles de piezas para vehículos utilitarios side-by-side, así como motocicletas de carretera y motos de nieve. Las piezas que estampa incluyen componentes de la parte inferior de la carrocería, placas protectoras, revestimientos del techo y marcos de puertas.

La empresa, en su 50º año, se encuentra en medio de un crecimiento explosivo. "Experimentamos una enorme cantidad de crecimiento a largo plazo después de que Jim Kacmarcik se hizo cargo de la compañía en 2000", dijo el vicepresidente de ventas de Kapco, Mike Kenny.

La empresa necesitaba aumentar la producción, rápidamente.

Kenny explicó. "El ciclo de producción de deportes de motor es dos o tres veces más rápido, en términos de frecuencia y ritmo, que el ciclo automotriz típico. Por lo tanto, se trata de cambios de alto volumen, alto ritmo y alta velocidad. Obviamente, cuando se trabaja con clientes en la vertical de los deportes de potencia, debe ser rápido, eficiente y ágil. La velocidad de comercialización es una de sus herramientas competitivas".

Equipada con cuatro servoprensas (una de 176 toneladas, dos de 220 toneladas y una de 330 toneladas), la sala de impresión pudo duplicar su producción. La ejecución de piezas en las servoprensas también tuvo beneficios positivos para la herramienta y los troqueles.

Kenny agregó: "Nuestra capacidad para ayudarlos a llegar al mercado más rápido con mayor calidad y menos costos es clave para nuestra propuesta de valor".

Kapco buscó formas de acelerar su producción y exploró agregar tecnología de servoprensas a su flota de 46 prensas mecánicas.

"Dos situaciones crearon el crecimiento que nos llevó a considerar los servos", dijo Kenny. "Estábamos asumiendo el trabajo de un cliente que buscaba salir de la producción de las piezas por sí mismo o tratando de atraer empresas que habían estado deslocalizando pero que buscaban reubicarse".

La empresa quería presentar un caso comercial para poder producir piezas más rápido y menos costosa de lo que podría hacerlo un cliente por sí mismo.

"Primero, necesitábamos demostrar que podíamos ser competitivos en costos con lo que un cliente pensaba que podía producir por sí mismo. Segundo, para atraer empresas que buscaban reubicarse, necesitábamos superar tanto la ventaja del costo del material como la ventaja del costo de la mano de obra que un puede tener un competidor offshore, pero tienen la desventaja de los costos de transporte y fletes y las demoras, que no es menor hoy en día, esas son cosas con las que siempre hemos tenido que competir, pero más en los últimos años.

"Tercero fue la eficiencia laboral. Saliendo de COVID, el mercado laboral es muy desafiante, especialmente en el sector manufacturero".

El equipo de operaciones de Kapco buscó resultados de productividad en la sala de impresión. "Exploramos lo que podíamos obtener de una servoprensa", dijo Kenny.

Kenny dijo que la mayor productividad de una servoprensa los colocaría en una buena posición para ser más competitivos de lo que eran, tanto en términos de costos como de tiempos de entrega.

El director de ingeniería de estampado de Kapco, James Knepp, agregó: "Debido al trabajo de adquisición en el espacio de puertas de garaje para consumidores que habíamos ganado recientemente, sabíamos que íbamos a estar cerca de la capacidad de la prensa. Analizamos la tecnología de servoprensa para aumentar la capacidad. en nuestra investigación interna y discusiones con socios de la industria, podríamos ejecutarlos más rápido. Entonces, ahí es donde comenzamos".

Velocidad. Knepp dijo que la razón principal para comprar la tecnología servo fue el mayor número de golpes por minuto (SPM) que esperaba que la sala de impresión pudiera lograr con ellos. "Tenemos muchas prensas mecánicas estándar aquí en el mismo rango de tonelaje. Digamos que funcionan en el rango de 40 SPM al máximo. Los servos nos permitirían programar un cambio en la longitud de la carrera para aumentar la velocidad de ejecución más allá de 40 SPM por programando una longitud de carrera más corta y aumentando las velocidades de salida".

La capacitación de su personal dedicado a la sala de impresión para la transición de la programación de prensas mecánicas, con cigüeñales, a servoprensas fue clave.

Versatilidad. Knepp pensó que la versatilidad de la servoprensa en términos de ajustabilidad y perfiles de carrera también sería útil para ellos. "Una de las cosas que más nos gustaban de las servoprensas era la flexibilidad que podían brindarnos. Una servoprensa nos brinda la utilidad de varias prensas diferentes, todo en uno".

Espacio. Una consideración adicional fue el espacio de piso, dijo Kenny. "Necesitábamos más producción por metro cuadrado de espacio. Eso era fundamental para alcanzar el tipo de números que necesitábamos. Teníamos que hacer más en este mismo espacio".

Sin tener una idea definitiva de exactamente qué tamaños de prensa necesitaría para satisfacer la demanda desconocida, la empresa compró servoprensas pequeñas al principio: una AIDA de 110 toneladas y una SEYI SD1 de un solo punto de 176 toneladas.

Knepp dijo: "Sabíamos que tanto el trabajo nuevo como el trabajo de adquisición en el que estábamos involucrados involucraban el estampado de calibre mediano y delgado". Las piezas están estampadas en calibre 10, 12, 14 e incluso algunos calibre 16. material. Todos eran piezas relativamente pequeñas. "Estábamos buscando una prensa de marco pequeño para manejar progresiones más cortas y troqueles más pequeños. Al hacerlo, pudimos acortar las líneas de alimentación y aprovechar el ahorro de espacio que nos proporcionó".

Knepp agregó: "Dado que parte de ese nuevo trabajo es trabajo de adquisición, no necesariamente conocíamos el alcance completo cuando compramos las prensas. Bastante rápido, según la gama de piezas que adquirimos, la de 110 toneladas no tenía la capacidad requerida, en términos de tonelaje, para lo que necesitábamos hacer".

La empresa se quedó con la prensa de 176 toneladas, pero cambió la prensa de 110 toneladas por una prensa AIDA más grande de 330 toneladas un año después de su compra inicial. Simultáneamente, compró dos servoprensas SEYI SDI de 220 toneladas, una de un solo punto y otra de doble punto, lo que elevó su flota de servos a cuatro.

Ritmo para la instalación de velocidad de comercialización. Con las interrupciones de la cadena de suministro de COVID que causan retrasos en los equipos de capital en todo el mundo, una de las consideraciones de elección de la prensa fue simplemente qué tan rápido podría obtenerse e instalarse. "Una de las cosas que analizamos fue lo que estaba disponible, tanto desde el punto de vista de la prensa como de la línea de alimentación. Hubo un gran impulso de nuestra parte para obtener las prensas, instalarlas y ponerlas en marcha", dijo Knepp.

En el rango de 176 a 220 toneladas, la instalación fue relativamente simple. No se requirió ningún trabajo de cimentación o instalación de pozos. "Los trajimos, los pusimos de pie, les pusimos energía y comenzamos a operarlos", dijo Knepp.

Dijo que el plazo desde la instalación hasta la primera pieza buena de la prensa fue de unas ocho semanas.

Líneas de alimentación. Una línea de alimentación de bobinas de Coe Press Equipment abastece a las dos prensas de 220 toneladas, y una línea de alimentación de Dallas Industries proporciona material para la prensa de 330 toneladas. "Las líneas de alimentación estuvieron disponibles de inmediato y realmente cumplieron con lo que necesitábamos", dijo Knepp. La programación de los feeds era relativamente sencilla, por lo que los operadores no necesitaban una formación exhaustiva.

La empresa instaló cuatro líneas de servoprensas completas con líneas de alimentación de servobobinas.

La alimentación de la bobina del servo se sincroniza con el movimiento del servo. Hay progresiones de avance relativamente cortas en la mayoría de las piezas. "Son más que capaces de seguir el ritmo de las servoprensas", dijo Knepp.

Las expectativas de Knepp y Kenny de que las servoprensas acelerarían la producción resultaron ser correctas. Al ajustar la velocidad de deslizamiento y usar el modo de péndulo, el equipo de la sala de impresión pudo aumentar significativamente la velocidad de la prensa y producir piezas más rápido, lo que aceleró los tiempos de entrega.

"Al configurar la servoprensa en modo de péndulo, o medio recorrido o medio ciclo, de ahí proviene realmente el aumento de velocidad", dijo Knepp. "En promedio, es básicamente el doble de lo que hemos hecho en una prensa mecánica tradicional.

"Literalmente puedo sacar un troquel de una prensa mecánica, ponerlo en un servo y hacerlo funcionar el doble de rápido".

El taller de herramientas de Kapco construye y mantiene troqueles. Casi todo el mantenimiento de las herramientas de la empresa se realiza internamente. Las servoprensas también han tenido un impacto positivo en el taller de herramientas, dijo Knepp. "Desde la perspectiva de las herramientas, la capacidad de las servoprensas para modificar los perfiles de carrera nos ha ayudado de varias maneras".

Formación de materiales resistentes. La servoprensa puede ayudar a estampar materiales de alta resistencia, dijo Knepp. El estampador utiliza las prensas para formar acero al carbono, aluminio, acero inoxidable y acero galvanizado.

"Muchos de los mercados a los que servimos están cambiando a materiales delgados y de alta resistencia para reducir el peso. Algunos de los materiales que estampamos ahora son definitivamente un cambio del acero al carbono estándar que habíamos utilizado en el pasado. Mediante la programación de diferentes movimientos de carrera de la prensa cambios de perfil, podemos estampar algunos de esos materiales más difíciles de formar".

Aliviando el tonelaje inverso. Ser capaz de programar las prensas para reducir la velocidad hacia el punto muerto inferior (BDC) ha reducido considerablemente el tonelaje de retroceso y reversa, transmitió Knepp. "Podemos reducir la velocidad de deslizamiento justo en la parte inferior de la carrera a medida que el punzón atraviesa el material. Con esa capacidad, podemos reducir tanto el tonelaje de avance como el de retroceso solo con la velocidad de la prensa, en lugar de alterar el diseño de herramientas".

Eliminación de ángulos de corte en punzones . Un método común para reducir el tonelaje ha sido la adición de ángulos de corte en los punzones. Con la capacidad de cambiar la velocidad de deslizamiento durante partes específicas de la carrera, se puede eliminar la necesidad de ángulos de corte en los punzones. "Ahora, podemos afilar punzones más rápido al reducir la cantidad de configuraciones necesarias para rectificar ángulos de corte en ellos", dijo Knepp.

Eliminación de la estación de reencendido. Debido a que las servoprensas se pueden programar con movimientos de reencendido o para detenerse en BDC, los troqueles se pueden construir sin estaciones de reencendido. "En un trabajo donde tendríamos tres estaciones, y una sería un nuevo golpe, ahora nos quedamos con dos", dijo Knepp.

Kapco estampa, suelda y corta con láser millones de piezas metálicas al año.

Esa reducción en el mantenimiento del cuarto de herramientas es significativa debido al alto volumen que maneja el equipo de herramientas. "Cuando lanzamos un nuevo programa con nuestros clientes, es posible que tengamos más de 100 troqueles que necesitamos construir en cuestión de unos pocos meses. Eso significa que debemos aprovechar mucho nuestro equipo interno y nuestra red de herramientas externa". dijo Knepp.

Capacitación. La sala de prensa enfrentó desafíos de capacitación en la transición de la programación de prensas mecánicas a servoprensas, transmitió Knepp. "Nuestra gente sabía muy bien cómo programar una prensa mecánica y administrar la salida. Las prensas mecánicas se programan en función de los grados de revolución del cigüeñal. Por ejemplo, el avance de alimentación, la apertura del piloto y la sincronización del sensor estarían en grados de rotación.

"La programación de eventos de temporización en una servoprensa no se realiza en grados de rotación; se basa en la ubicación del deslizamiento en relación con BDC, más como el eje Z de un centro de mecanizado CNC. Por lo tanto, fue un gran desafío lograr ese cambio de mentalidad, porque nuestros operadores tenían mucha experiencia con las prensas mecánicas".

Una forma en que Kapco se enfrentó a los desafíos de capacitación fue optar por una función que traduce el movimiento lineal en movimiento circular. "Terminamos optando por una actualización que SEYI llama cámara virtual, que básicamente traduce la posición lineal de la corredera en grados virtuales de rotación de la manivela. Esto fue especialmente útil cuando se ejecuta la prensa en movimiento pendular. Los operadores, a través de la HMI, pueden para ver una representación física de dónde está la corredera tanto en altura desde BDC como en grados de rotación. Eso ayudó. Y luego, una vez que comenzó a asimilar la gente, realmente comprendieron mejor cómo programar la prensa y qué la programación era posible".

Knepp dijo que debido a que el movimiento de deslizamiento de las servoprensas se puede mover manualmente con la rueda de pulsos en el control de la prensa, el equipo realmente podría observar de cerca el tiempo. "Con la capacidad de mover la corredera hacia arriba y hacia abajo, de nuevo muy similar a la función de un centro de mecanizado CNC, puede ver exactamente dónde se activan los pilotos o dónde comienza a tocar el material el separador. Puede tener un programa más finito que puede con la mayoría de las prensas mecánicas".

Gastos de Capital. Las servoprensas siguen siendo más caras que las prensas mecánicas, dijo Kenny. "Es un factor, pero estamos contentos con lo que hemos podido hacer en nuestras servoprensas".

Mantener una empresa de fabricación altamente exitosa es fundamental para Kapco porque la misión de la empresa se centra en influir en un cambio positivo en su comunidad a través de otros esfuerzos dentro de la familia de empresas de Kacmarcik Enterprises, que incluye a Kapco y abarca organizaciones en los sectores industrial, de consumo y filantrópico. El éxito de Kapco ha colocado a Kacmarcik Enterprises en una posición de expansión, con la compañía agregando negocios y organizaciones al mismo tiempo que fortalece su compromiso de impactar positivamente las vidas de un millón de personas en el sureste de Wisconsin cada año.

Hasta este año, el enfoque de la empresa en retribuir había sido a través de iniciativas como Camp Hometown Heroes, que apoya a los niños que han perdido a un familiar durante el servicio militar; Camp Reunite, que trabaja para construir lazos entre los niños y sus padres encarcelados; o Kids2Kids, que trabaja para involucrar a los jóvenes de la comunidad para retribuir a los menos afortunados. Sin embargo, este otoño, Kacmarcik Enterprises lanzará el nuevo Kacmarcik Center for Human Performance, una operación que busca ayudar a las personas, tanto empleados de Kacmarcik Enterprises como miembros de la comunidad y más allá, a alcanzar su máximo potencial a través del aprendizaje, la educación y un esfuerzo. para liberarse de cualquier limitación predeterminada que pueda haber existido previamente.

"Ayudar a los niños que son menos afortunados mediante la donación de ropa es bueno. Ayudar a las familias a construir una conexión es bueno. Organizar colectas de juguetes es bueno. Pero, ¿no hay más que podamos hacer?" preguntó Kacmarcik. "Creo que sí. Y ese objetivo de impactar positivamente a las personas de una manera sostenible, ayudándolos a convertirse en las mejores versiones de sí mismos, ese es realmente 'nuestro por qué' a medida que avanzamos hacia el futuro.

"Eso es realmente lo que nos impulsa como organización", agregó Kacmarcik.