maxon Inside
Cuando todos los demás materiales fallan
La empresa maxon es mundialmente conocida por sus motores de alta precisión. Sin embargo, no muchas personas saben que tiene su propio departamento de moldeo por inyección para cerámica y metal. No solo produce husillos de cerámica, sino también piezas especiales para relojeros y para la industria de la música. La cerámica es un excelente material para reforzar reductores. Este es el motivo por el que maxon creó su propio departamento de moldeo por inyección de polvo hace 20 años. Hoy en día, algunas de las piezas de cerámica producidas en él se utilizan incluso para optimizar la experiencia auditiva de los amantes de la música.
El mayor orgullo del departamento tiene su propia sala. Andreas Philipp, jefe del departamento de moldeo por inyección de polvo de maxon, va sin rodeos hasta las paredes recién construidas, abre la puerta y señala a la única máquina en la sala: un dispositivo láser para el mecanizado duro de piezas de cerámica. Esta última adquisición es capaz de cortar cerámica con una precisión de 2 micrómetros, explica Philipp, y de mecanizar elementos de resorte con un grosor de pared de 17 milímetros a la vez que realiza mediciones de precisión. De esta manera, el departamento se mantiene a la vanguardia y suministra a los clientes piezas de precisión con una rapidez aún mayor.
Cerámica para alargar la vida útil
Probablemente pocas personas sepan que maxon tiene su propio departamento de moldeo por inyección. No en vano, la empresa es conocida fundamentalmente por sus micromotores, que mantienen en funcionamiento aplicaciones en Marte y aquí, en la Tierra, y que abarcan, desde robots quirúrgicos y sistemas de automatización de laboratorios hasta máquinas de tatuaje.
Además de los motores de precisión, maxon también produce controladores, encoders y, en particular, reductores. Para ciertas aplicaciones, estos últimos precisan refuerzo, para ser más precisos, en sus componentes individuales, como ruedas dentadas, ejes o portaplanetarios. La cerámica es especialmente adecuada para este tipo de optimizaciones, ya que este material es más resistente a los productos químicos y a las fluctuaciones de temperatura que el acero, además de ser muy duro. Los ejes de cerámica alargan significativamente la vida útil de un reductor, sobre todo en motores que se utilizan en operaciones de arranque-parada. Este es el motivo por el que, hace cerca de veinte años, maxon empezó a fabricar sus propias piezas de cerámica. Unos 45 empleados trabajan actualmente en el departamento de moldeo por inyección, entre ellos desarrolladores, ingenieros de aplicaciones, expertos en calidad y empleados de la producción.
Andreas Philipp, jefe del departamento de moldeo por inyección de polvo, presenta un husillo de cerámica.
Desde un motor hasta un husillo
Los expertos en moldeo por inyección de polvo forman parte del centro especializado de producción de reductores de maxon en Sexau, en el sur de Alemania. Alrededor de la mitad de las piezas fabricadas por este departamento se utilizan en motores maxon. Los husillos de cerámica para actuadores lineales disfrutan de una gran demanda debido a sus características de funcionamiento y su resistencia al desgaste. «Somos la única empresa capaz de ofrecer a los clientes un motor, un reductor y un husillo de cerámica de un mismo proveedor», comenta Andreas Philipp. El desarrollo y la producción de piezas cerámicas de precisión no resulta barato. Los procesos son complejos y el mecanizado duro requiere herramientas de diamante o, como se ha mencionado antes, máquinas láser. Este es el motivo por el que normalmente solo se utilizan para requisitos muy específicos que no pueden cumplirse con otros materiales más convencionales. O, dicho de otra manera: «la cerámica se utiliza cuando todos los demás materiales fallan».
En los procesos de mecanizado duro, las piezas de cerámica se rectifican y lijan con una precisión tal que se alcanzan tolerancias en el orden de los micrómetros.
Dos días en el horno
El proceso de producción comienza con un granulado, también conocido como materia prima. Este contiene una cierta cantidad de adhesivo para poder introducir primero a presión el material en los moldes. Cuando las piezas salen de la máquina de moldeo por inyección, ya pueden mecanizarse ligeramente. Sin embargo, aún no tienen demasiado en común con los productos de cerámica finalizados. Se les llama cuerpos verdes y son muy frágiles y fáciles de romper, y mucho más grandes que el producto final. Se requieren unos pocos pasos más antes de obtener las extraordinarias características de la cerámica industrial. Primero se retira el adhesivo en un proceso químico. A continuación, las piezas se introducen en un horno para sinterizarlas durante dos días a hasta 1500 grados Celsius. Durante ese proceso, su volumen se reduce en hasta un 30 por ciento.
Esta pérdida de volumen es difícil de calcular, sobre todo si el objetivo es mantener las tolerancias en el orden de los micrómetros. Este es el motivo por el que, después de la sinterización, muchas piezas se lijan hasta llegar a las tolerancias requeridas. Y a algunos componentes les basta un simple pulido antes de estar listos para su envío.
Pulido final después de la sinterización para obtener una superficie lisa en las piezas de cerámica.
Producción rápida de prototipos
Las ventajas que ofrecen las propiedades especiales de la cerámica han llevado a maxon a producir mucho más que simples componentes para reductores. Los productos manufacturados también incluyen toberas en miniatura para la automatización industrial, trinquetes para relojes e incluso carcasas para auriculares. maxon lleva años produciendo estas últimas, las cuales, según los expertos, tienen un efecto positivo en la calidad del sonido. A diferencia de las carcasas de metal, también son resistentes a los arañazos y mantienen su elegante brillo durante mucho tiempo.
Los principios básicos del moldeo por inyección de polvo han permanecido prácticamente inalterados durante los últimos años. Sin embargo, algunas cosas han cambiado. Según Andreas Philipp, el procesamiento de cuerpos verdes se reducirá en el futuro. En su lugar, se modelarán formas básicas y se mecanizarán después con equipos de alta tecnología hasta obtener la forma perfecta. «De esta manera, el cliente obtiene un prototipo mucho antes», dice Andreas Philipp. Los lotes pequeños también pueden estar listos para su envío más rápidamente. Lo que no ha cambiado es la fascinación por el moldeo por inyección de polvo, que se hace sentir en toda la plantilla. «Cada trabajo es diferente, nada es rutinario. La cerámica es un material extremadamente exigente. Por eso resulta tan interesante».