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Mercedes AMG: producción de acoplamientos de dirección

Con sus puertas de ala de gaviota, el Mercedes Benz SLS AMG es un sueño para muchos aficionados a los coches. Mercedes describe este nuevo supercar con palabras como "fascinación automovilística" y "alta tecnología del máximo nivel". Por supuesto, no solo hace falta alta tecnología para construir esas puertas tan especiales. La exigencia es máxima durante todas las fases de la producción y el control de calidad. Por ejemplo, el acoplamiento de la dirección que produce DURA Automotive Systems Reiche GmbH se monta a mano y, simultáneamente, se somete a estrictos controles de calidad, con la ayuda de tecnología de medición avanzada de HBM.

El SLS AMG es un deportivo que pesa 1620 kg. Monta un motor de 6,3 litros que entrega un par máximo de 420 kW (560 CV) y acelera de 0 a 100 km/h en apenas 3,8 segundos. La electrónica limita la velocidad punta a 317 km/h. Todo contribuye a la dinámica de conducción: la carrocería de aluminio con las puertas de ala de gaviota, la transmisión de doble acoplamiento de siete velocidades y el chasis deportivo con suspensión de ejes de doble horquilla en aluminio. El SLS AMG es el primer vehículo que Mercedes-AMG GmbH ha desarrollado de forma independiente. De hecho, la empresa considera este supercar como su obra maestra en sus 40 años de historia.

Producción casi artesanal

La fabricación tiene unos altísimos niveles de exigencia. Este modelo tiene un precio de 177.310 euros y solo se fabrican de 25 a 30 unidades  cada día. La fabricación de la carrocería y del motor, así como el ensamblaje final, tienen muchos procesos manuales artesanales. La empresa Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH se encarga de fabricar el chasis y la carrocería; el proveedor de motores es AMG Motorenmanufaktur. Recientemente se han modernizado las líneas de montaje y los equipos de producción de Sindelfingen para el ensamblaje final del SLS AMG.

Debido al reducido número de unidades, los proveedores también recurren con frecuencia al trabajo manual. Por ejemplo, la empresa DURA Automotive Systems Reiche GmbH se encarga de la fabricación y el montaje del acoplamiento de la dirección, que es un componente esencial del nuevo sistema de dirección del SLS AMG. Este proveedor de la industria del automóvil, que emplea a un centenar de personas en su planta de Alemania, forma parte de DURA Automotive Systems Inc., una multinacional con sede en Estados Unidos. La planta alemana fabrica principalmente componentes para sistemas de dirección y de absorción de impactos. Uno de sus grupos de producto más importantes son los tubos corrugados, en los que el diámetro cambia siguiendo un patrón periódico a lo largo de la longitud. En una colisión frontal, estos tubos corrugados son capaces de absorber parte de la energía mediante una deformación definida. Esta construcción aporta protección al conductor ya que impide que, en caso de accidente, la columna de la dirección invada el espacio del conductor y le produzca lesiones. Los tubos corrugados se fabrican mediante un proceso de conformado especial. El corrugado se produce en una herramienta similar a una prensa, que cuenta con elementos de formación y con soporte interior a alta presión. En estas máquinas corrugadoras, desarrolladas por Dura Automotive Systems Reiche GmbH, los procesos de conformado se llevan a cabo aplicando presiones relativamente bajas.

Monitorización del montaje de la dirección

Lenkungskupplung

El sistema de dirección del nuevo SLS AMG fue desarrollado por Daimler AG en colaboración con Mercedes-AMG y DURA Automotive Systems Reiche GmbH. Daimler AG fabrica en su planta de Hamburgo la parte superior de la dirección.

Dura Reiche fabrica el acoplamiento de la dirección en la localidad de Lage. Aparte del tubo corrugado del que hemos hablado anteriormente, el dispositivo se compone de un tubo liso, una doble articulación universal y algunas otras piezas; algunas se fabrican en Lage y otras se adquieren a terceros. El tipo de articulación resultante, llamada junta de velocidad constante u homocinética, tiene una influencia decisiva en la precisión de la dirección.

El montaje se lleva a cabo manualmente en una estación de trabajo especialmente equipada. En primer lugar, se verifica la articulación que une los dos tubos del acoplamiento de la dirección. Según explica Ralf Strothmann, ingeniero de desarrollo responsable del proyecto en DURA Reiche: "Para este proyecto encargamos a la empresa Reorg GmbH un banco de ensayos de articulaciones conforme a nuestras especificaciones. En el banco de ensayos se mide el momento de flexión de la articulación en las dos direcciones de movimiento. Para ello se utiliza una célula de carga de plataforma PW4M de HBM. El ordenador del banco de ensayos registra los datos medidos y decide si el momento de flexión está dentro de las tolerancias especificadas.

El banco de ensayos también se encarga de adquirir los datos de las demás estaciones del proceso de producción en las que se verifica la calidad. Una vez que se comprueba la articulación, se incorporan a los tubos varias piezas de inserción provistas de rosca. Estas piezas se insertan a presión en unos orificios posicionados lateralmente en los extremos de los tubos. En este proceso también se emplea tecnología de medición avanzada de HBM. En concreto, el procedimiento de inserción a presión se monitoriza empleando un controlador de proceso MP85A, que registra la fuerza y el desplazamiento durante el proceso de inserción. La tecnología —perfectamente contrastada— del controlador de procesos MP85A recibió una valoración muy positiva por parte de Reiche GmbH. El controlador de procesos evalúa directamente los datos medidos y verifica si los valores se encuentran dentro de una ventana de tolerancia especificada.

El paso siguiente, consistente en unir los componentes individuales mediante tornillos, también se monitoriza. Los tornillos se aprietan con un atornillador manual de DSM Messtechnik. Durante la operación, se mide y se registra el par de apriete y el ángulo de rotación. En el último paso, se mide la longitud del acoplamiento de dirección completamente montado y el ángulo de torsión relativo de las interfaces de conexión.

Todos los valores se guardan en el PC que controla el banco de ensayos, desde donde también pueden monitorizarse. Según Strothmann, la posibilidad de integrar el controlador de procesos en un banco de ensayos era un requisito fundamental. "El controlador de procesos envía al PC central a través de Ethernet tanto el estado (OK o no OK) como los valores medidos".

100% de trazabilidad

Cada acoplamiento de dirección que sale de la fábrica de Dura Automotive Systems Reiche GmbH en Lage recibe un número unívoco. Según explica Strothmann. "Ese número nos permite determinar con precisión, en cualquier momento, cuándo se montó el acoplamiento y qué valores se midieron durante la operación". De este modo se garantiza una trazabilidad total.

Dura Reiche se ocupó de la mayor parte del diseño y la constricción de los equipos de ensamblaje y ensayo para el acoplamiento de la dirección del SLS AMG. Reorg GmbH suministró el banco de ensayos que se emplea para medir el momento de flexión de la articulación, incluido el PC de control y el software. Dura Reiche también se encargó de construir los equipos de ensayo de las demás estaciones, y de la integración subsiguiente. A la hora de seleccionar los componentes, este proveedor de automoción siempre busca conexiones sencillas con el sistema de pruebas. Strothmann justifica la decisión de utilizar el controlador MP85A: "Ya habíamos tenido buenas experiencias anteriores con otros controladores de procesos compactos de HBM".

En la actualidad, la planta de Lage produce una media de 25 acoplamientos de dirección al día. Los acoplamientos se envían a la planta de Sindelfingen, en donde se montan en el sistema de dirección del SLS AMG, junto con los componentes producidos en Hamburgo. Con la ayuda de la avanzada tecnología de medición de HBM, los componentes más importantes para la seguridad de este deportivo se fabrican con el máximo nivel de calidad y precisión. Los propietarios de este coche pueden conducir tranquilos.

Monitorización de procesos de inserción a presión

El controlador de procesos MP85A de HBM se utiliza, entre otras cosas, para monitorizar procesos de inserción a presión durante la producción y el montaje. El controlador se ocupa de evaluar directamente los valores que obtiene de un transductor conectado. De este modo se consigue una confirmación positiva de cada paso de la producción. Al mismo tiempo, el controlador de procesos se puede integrar sin dificultad en un sistema de control de orden superior mediante una interfaz de bus de campo o Ethernet. Además del resultado general (la pieza producida es aceptable o no), el controlador puede transmitir curvas completas —por ejemplo de un proceso de inserción a presión— y hasta nueve ventanas de tolerancia. Los datos se pueden consultar en tiempo real mediante un navegador web, lo cual permite monitorizar en vivo el proceso de inserción a presión sin necesidad de que haya un operario junto a la máquina. Y si surge cualquier problema durante la producción, es posible reaccionar de inmediato. Por ejemplo, si se produce una incidencia se puede enviar automáticamente un mensaje de error a la persona responsable de la producción por SMS o correo electrónico. Esta detección rápida de errores ayuda a mejorar la calidad del producto y, al mismo tiempo, reduce los costes asociados a eventuales llamadas a taller.

Incluso es posible analizar los datos en detalle para detectar tendencias en los valores medidos. Con ello, es posible anticiparse a los problemas, antes incluso de que empiecen a producirse piezas defectuosas. Todos los datos pueden almacenarse a largo plazo en una base de datos, para garantizar una perfecta trazabilidad de las piezas producidas.

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