Integración y especialización de procesos: Herramientas para enfrentar tiempos de cambio

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Extracto de la conferencia "Crecimiento a través de la diferenciación", dictada en Chicago, en NPE 2003

En los últimos 5 años, muchos aspectos de la industria plástica han cambiado; una gran variedad de tendencias ha impactado nuestros negocios. Nuestro mundo tiene un grado de incertidumbre política y económica muy superior al que existía hace tan sólo unos años, y debemos estar preparados para entender cómo esa incertidumbre afecta la forma en que estábamos acostumbrados a trabajar; la globalización también ha sido un factor dominante: nuestros clientes y competidores son globales.

Muchos nuevos productos son más complejos, requiriendo más tecnología, tanto en la manufactura como en sus componentes; hay mayores retos de desarrollo y fabricación. Los sectores competidores del plástico no han perdido tiempo, y han trabajado para desarrollar mejores soluciones; en el sector automotriz, por ejemplo, hay nuevas aleaciones metálicas, nuevas técnicas de fundición y fijación.

Los ciclos de desarrollo de los productos se están volviendo más cortos; las nuevas herramientas de cooperación virtual a través de internet han jugado un papel clave, facilitando el intercambio de información, reduciendo tiempos y costos en la toma de decisiones, y agilizando la llegada de productos al mercado.

En este panorama la cuestión de fondo es: debemos encontrar la forma de agregar más valor a nuestros productos para satisfacer las necesidades de los clientes. Debemos planear, reconocer nuestras fortalezas, lo que aportamos a una relación de negocios y tomar ventaja de eso, de tal forma que no entremos en riesgo.

La primera etapa es reevaluar nuestro negocio: ¿Cuáles son nuestras competencias principales? ¿Cómo nos ven nuestros clientes? ¿Responden nuestras competencias a las necesidades de nuestros clientes? ¿Todavía queremos tener los mismos clientes? Si no, ¿Qué clientes o mercados vamos a buscar para reemplazarlos?

¿Qué necesitamos cambiar acerca de la forma en la que hacemos negocios? ¿Tenemos el nivel de comunicación adecuado con nuestros clientes? ¿Puede nuestro proceso de manufactura dar el valor apropiado a nuestros clientes, o necesitamos invertir en tecnología para lograr nuestros objetivos globales? ¿Tenemos el recurso o la red global para hacerlo? ¿Podemos hacerlo solos o deberíamos aliarnos con alguien?

Una forma de agregar valor a los clientes es incrementar la productividad: mejorar el desempeño del producto en el proceso de manufactura, minimizando la manipulación adicional y las operaciones secundarias; otra forma es aumentar la funcionalidad de los productos. Esto se logra a través de la integración de pasos del proceso dentro de células de manufactura, y a través de la implementación de tecnologías más especializadas. Se requieren equipos, recursos humanos y financieros, y la habilidad de combinar y sacar provecho de todo lo anterior; pero puede llegar a obtenerse una poderosa herramienta.

Integración de procesos
La integración de procesos de manufactura es capaz de mejorar el desempeño de un producto a través de la combinación de diferentes materiales; es posible lograr una combinación atractiva de propiedades, como resistencia, terminado estético, suavidad al tacto, transparencia; y es posible reducir el costo.

Una forma de combinar materiales es a través del moldeo de multi-componentes; en la Tabla 1 se lista una serie de mejoras en propiedades específicas que pueden conseguirse mediante este proceso; cada una de ellas genera diferenciación en un producto, y a la vez minimiza costos. Un ejemplo del moldeo multi-componentes es la decoración en molde, a través del uso de una película que puede ser insertada robóticamente antes de inyectar el plástico. La ventaja de esta tecnología es que la apariencia puede ser cambiada para cada ciclo, a través del cambio de la película insertada (que puede tener colores específicos, nombre, logo, protección UV), sin requerir purgada de material, manipulación o pintura.

Otro ejemplo es emplear, en lugar de una película, un inserto. En este tipo de proceso, la parte inicial es moldeada en el material 1; se transfiere a otra máquina, se inserta dentro de un molde, y el siguiente material es moldeado sobre la pieza insertada.

En la técnica de moldeo descrita es posible emplear hasta 4 materiales diferentes; el equipo de moldeo debe tener capacidad para manejar los materiales que se vayan a emplear, tener flexibilidad en su configuración y emplear tecnología de moldes móviles. Un ejemplo de aplicación del procesamiento multi-materiales se presenta en la Figura 1.

En la Tabla 1 también se muestra una serie de consideraciones que deben ser tenidas en cuenta en el moldeo de multi-componentes. Es esencial que este proceso se integre desde muy temprano en el desarrollo del producto, porque pueden cambiar los requerimientos de materiales y las condiciones de moldeo.

Adicionalmente al moldeo plástico-plástico, los plásticos y metales pueden ser integrados en estructuras complejas, generando un producto de propiedades que no pueden ser logradas con los mismos materiales por separado. El componente plástico provee integración funcional a través de su compleja capacidad de adaptarse a un diseño, reduce el peso, incrementa la resistencia a la corrosión y mejora las propiedades estéticas; el componente metálico provee un mayor módulo de elasticidad, comportamiento dúctil frente a impactos, resistencia y rigidez, y propiedades consistentes en un amplio rango de condiciones ambientales. También se reducen los costos de ensamblaje, porque el componente plástico puede tener puntos de anclaje que agilizen la unión y eviten procesos adicionales.

Un ejemplo de moldeo plástico-metal se encuentra en la tecnología híbrida de moldeo de Bayer: láminas de metal perforadas altamente embutidas, se insertan en un molde de inyección; el plástico pasa a través de las aberturas en el metal, y forma cabezas de remache, que fijan el metal y proveen integridad a la pieza (ver Figura 2).

Procesos especializados
Otra alternativa para generar valor en los productos es emplear procesos de transformación especializados, que modifiquen las etapas y componentes de los métodos tradicionales de procesamiento para dar características más atractivas al producto final. Como ejemplo se presentarán las ventajas que ofrecen dos procesos: el de moldeo asistido por gas y el de inyección de fibras largas, o LFT-D.

El proceso de moldeo asistido por gas tiene las siguientes características:

  • Reduce los esfuerzos sobre las partes moldeadas
  • Genera menos deformación
  • Reduce, y hasta elimina el encogimiento post-moldeo
  • Permite mayor libertad de diseño
  • Incrementa las posibilidades de integración de partes
  • Mejora la apariencia superficial, con respecto a productos espumados
  • Las secciones huecas pueden tener más facilidad de llenado, mayor longitud de flujo de material y una relación más alta de rigidez/peso
  • Se reducen los tiempos de ciclo con respecto a partes sólidas
  • Se emplean menores presiones de inyección

Figura 3se presenta una pieza moldeada con asistencia de gas.
El proceso de LFT-D, extrusión directa de fibras largasde termoplásticos (por las iniciales en inglés "Long Fiber Thermoplastics-Direct extrusion), es otra alternativa de procesamiento interesante. Los compuestos reforzados con fibras largas de termoplásticos proveen un balance entre impacto y rigidez que los hace capaces de llenar la brecha de desempeño entre los reforzados de fibra corta y los compuestos de fibra continua.

La materia prima está compuesta de resinas, aditivos y vidrios en madejas. El proceso emplea extrusoras de doble tornillo para alimentar las madejas hacia la primera extrusora, donde son calentadas, separadas y combinadas con los materiales plásticos alimentados desde la segunda extrusora. Los beneficios de mezclado de fibras largas termoplásticas incluyen:

  • Menores costos de material
  • Mayor longitud de fibra
  • Resistencia al impacto mejorada en baja temperatura
  • Mejores propiedades mecánicas en alta temperatura
  • Estabilidad dimensional mejorada
  • Reducción de fluencia en presencia de cargas mecánicas o térmicas (creep).

Krauss Maffei es la compañía líder en esta tecnología. Actualmente se trabajan formulaciones de polipropileno para la industria automotriz. Los ahorros en costo de material han llegado a ser del 60% contra pellets de LFT de alto contenido de fibra premezclados, y de 40% contra pellets LFT moldeados por inyección.

Mi opinión es que el futuro de la tecnología de procesamiento está en integrar pasos del proceso de manufactura. La integración de tecnología de multi-materiales y multi-procesos dentro de células será clave para que esto suceda. Las capacidades mejoradas incrementarán la funcionalidad del producto y aumentarán la productividad, ambos elementos críticos para aumentar la competitividad en la economía global.

Una forma de agregar valor es mejorar el uso que damos a la tecnología disponible. Debemos combinar nuestra creatividad y tecnología para diferenciarnos de nuestros competidores y ser capaces de responder a las capacidades globales de nuestro entorno.

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