En el último tercio del siglo XVIII surgen dos corrientes muy importantes en el desarrollo y evolución de la sociedad, la del conocimiento y la de la experimentación, con personajes históricos de gran relevancia (L. Euler, J. LouisLagrange, B. Franklin, J. D’Alembert, A. Lavoisier, D. Bernoulli).
Entre tanto, en la Revolución Industrial, el primer invento a considerar, quizás el más importante, sea la máquina de vapor (James Watt). Desde 1780 la máquina de vapor se introduce en fábricas de hilo de algodón, posteriormente en la fundición de hierro. En años sucesivos se van incorporando inventos que hacen posible pasar de la fabricación artesanal a la concentración de la fabricación en lo que hoy día conocemos como fábricas.
Aumenta (o se inicia) la relación entre ciencia e industria, lo que hace que los avances científicos se transfieran rápidamente a la fabricación o producción industrial. Algunos hechos importantes (siglo XIX):
- Desarrollo de los medios de transporte (máquina de vapor, ferrocarril). La primera locomotora de Stephenson data en 1813. La primera línea de ferrocarril data en 1825.
- Mejora de la comunicación (telégrafos).
- Gras estima de la ingeniería por parte de la sociedad.
- En Europa, se modifican universidades, se le da mucha importancia a los centros o institutos de investigación.
- En Alemania, a finales del siglo XVIII y comienzos del siglo XIX, se reestructuraron las universidades (libertad docente, vocación científica). Se le dio autonomía a los alumnos para estudiar (composición de su currículo). Se le dio autonomía a la institución para investigar (fuerte desarrollo). Como resultado fuerte desarrollo.
- Nacimiento de los estudios de ingenieros: Alemania 1770 (Technische Universität Berlin); Francia 1794 (École Polytechnique); Inglaterra 1823 (Mechanic’s Institute. Londres); España 1850 (Estudios de Ingeniero Industrial en Madrid, Barcelona, Sevilla y Vergara).
- En Estados Unidos, surgieron conflictos entre los que apoyaban la forma tradicional de docencia en universidades y el interés de la sociedad por tener conocimientos más prácticos.
A principios del siglo XIX la carencia de ingenieros en los Estados Unidos era muy importante (a penas 2 ingeniero por estado). Las universidades tardaron en reaccionar, hasta 1861 no se fundó el Massachusetts Institute of Technology (MIT), en 1865 abría su Escuela Industrial. Con el tiempo se copió el modelo europeo y proliferaron los institutos de investigación.
- Comienzan los estudios sistemáticos sobre procesos industriales (conformado por deformación plástica y mecanizado)
- Progresivamente los pequeños talleres pasan a centros de producción en cadena (fábricas).
- Muy importante: intercambiabilidad de piezas y montaje.
- Gran interés de producir en masa objetos estándares (sobretodos cuando eran componentes de maquinaria) ingeniería de precisión (sobretodo en acero).
- A partir de 1856, el proceso de Bessemer (producción a gran escala) y posteriormente el horno abierto de Siemens (obtención de lingotes), permitieron la obtención de acero a precios asequibles. El procedimiento Bessemer fue el primer proceso de fabricación que sirvió para la fabricación en serie de acero, fundido en lingotes, de buena calidad y con poco costo a partir del arrabio (material fundido que se obtiene en el alto horno mediante reducción del mineral de hierro; se utiliza como materia prima en la obtención del acero en los hornos siderúrgicos).
- Principios siglo XIX, Whitworth desarrolló un sistema capaz de medir con gran exactitud
(metrotecnia) las dimensiones de cualquier pieza, lo que permitió desarrollar máquinas
capaces de fabricar elementos idénticos (inicio de la producción en serie).
- Alessandro Volta consigue en 1800 producir corrientes eléctricas de forma continua.
- Desarrollo del electromagnetismo, lo que permitió grandes avances tecnológicos.
- Inducción electromagnética (Faraday).
- Corriente alterna (Gramme).
- Obtención de fuerza motriz de origen eléctrico (alternativa al vapor).
- Fuerte desarrollo de los telares, se pasa del diseño manual de los dibujos de las telas, al uso de tarjetas perforadas para la selección de los hilos de urdimbre que se levantaban (sólo podían levantarse los hilos donde había un agujero en la tarjeta). Por ejemplo, para tejer un retrato eran necesarias 24000 tarjetas. Este sistema aún se utiliza para tejer telas de lujo por la compañía japonesa NIshijin. Estas tarjetas se pueden considerar como las percusoras del Control Numérico.
- Primer telar automático y primer torno para mecanizar metales (Jacques Vaucanson, 1709- 1782).
- Primer máquina textil que realizaba distintos tipos de tejidos con solo modificar el programa introducido por medio de tarjetas de latón perforadas (Joseph Marie Jacquard, 1801).
- Primero intentos de diseñar y fabricar mecanismos que simulen los movimientos humanos.
- A mediados del siglo XIX: se construye la primera calculadora, capaz de realizar cuatro operaciones aritméticas. Memoria capaz de almacenar mil números de 50 cifras. La entrada de datos se hacía mediante fichas de papel perforadas.
- A mediados del siglo XIX: se fabrican los primeros dispositivos de cálculo digitales de tipo electromecánico construido con relés.
- Leonardo Torres Quevedo (1852-1936): calculador de raíces.
El progreso tecnológico y la segunda revolución industrial: el periodo comprendido entre 1870 y 1914 es considerado por muchos historiadores como la “Segunda Revolución Industrial”, el progreso tecnológico continuo pasó a ser un elemento estructural en la economía mundial. Se producen un gran número de innovaciones que van transfiriéndose de un país a otro cada vez con mayor facilidad. A destacar:
- Capacidad de reproducir mecánicamente los textos escritos difusión de conocimientos (Mejora de la imprenta: impresión en continuo, rotativas; máquina de escribir).
- Nuevas fuentes de energía (petróleo y electricidad). Pila de Volta, generadores de corriente continua, generadores de corriente alterna.
- Motor de combustión interna (Nikolaus Otto, 1868).
- Neumático (Dunlop, 1888).
- Tratado sobre electricidad y magnetismo (Maxwell, 1873).
- Primera locomotora eléctrica (Werner V. Siemens, 1879).
- El 29 de enero de 1886, Karl Benz solicitó la patente de un vehículo de tres ruedas, que hoy es reconocido oficialmente como el primer automóvil del mundo.
- Emite señales de radio (Marconi, 1896).
- El teléfono (Bell, 1876).
- La lámpara incandescente (Edison).
- La radio y la televisión.
- Almacenamiento de información sonora (grabación y recuperación de la información) sobre cintas magnéticas. El telegráfono que graba sonidos por medios magnéticos.
- En el ámbito doméstico: la máquina de coser (Isaac Merrit Singer, 1854), la plancha eléctrica (1880), la lavadora (John Fisher, 1908).
- En 1882 Hadfield patenta su acero al manganesio comienza la era del acero de aleación.
- Taylor introduce el cálculo de la duración herramientas de corte, vida útil (1903).
- Aplicación de nuevas aleaciones en herramientas de corte que soportaban mayores temperaturas de corte y permitían aumentar la velocidad de mecanizado. Aumenta la vida útil de las herramientas.
- Aparecen las herramientas de acero rápido.
- Desarrollo de nuevos materiales para herramientas: aleaciones fundidas (no férricas), carburos cementados.
- Aleaciones magnéticas (Kotaro Honda, 1916).
- Acero inoxidable (Elwoor Haynes, 1919).
- Con las nuevas herramientas se pasaba de tiempos de mecanizado de 100 minutos (a principios del siglo XX) a tiempos de 6 minutos en 1927 con los nuevos carburos cementados.
- Desarrollo de la industria química.
- Se produce un fuerte cambio en la organización de las empresas (grandes industrias): distribución de tareas y responsabilidades, planificación de la producción, protocolos y procedimientos escritos, control de la calidad (no solo del producto final, sino durante todo el proceso). Estudios sobre la planificación de la producción (optimización).
- Planificación y organización del trabajo (Grantt).
- Concepto de piezas intercambiables.
- Se demanda mayor presencia de la automatización de los procesos (sobretodo en industria automovilística).
- Primer coche fabricado en serie (Carl Benz, 1894).
- A principios del siglo XX se crea la primera planta de montaje donde se construían vehículos a partir de piezas estandarizadas fabricadas en otra factoría. El vehículo permanecía en un lugar fijo y los operarios iban y venían con los componentes (Ejemplo, fabricación del Ford T desde 1903). Con el coche fijo y los operarios moviéndose, excesivo gasto de tiempo.
- Henry Ford (1913) prueba en su fábrica de Detroit un nuevo sistema: línea de fabricación de coches en cadena. El chasis del coche se monta sobre una cadena de eslabones que se mueve a lo largo de la nave industrial, son los operarios quienes permanecen fijos en sus estaciones de trabajo (cada estación de trabajo se encarga de una tarea diferente). Se ahorra en el tiempo de montaje un 85%.
- Se inicia la industria del plástico (PVC, 1912).
Segundo tercio del siglo XX. El ordenador: a mediados del siglo XX las empresas se replantean los métodos de fabricación y de producción:
- Importancia de la calidad. No sólo importa la calidad del producto final, se introducen términos como la calidad en el diseño (mejorar los diseños a partir de estudios de mercado y de los datos del servicio de post-venta).
- II Guerra Mundial impulsora del estudio de métodos y tiempo.
- Durante los años cincuenta se mejoran las máquinas de mecanizado, ganando en potencia y estabilidad. Desarrollo de nuevas herramientas para reducir el tiempo de mecanizado.
Desarrollo de las plaquitas intercambiables para herramientas de mecanizado.
- Gran desarrollo de máquinas copiadoras para mecanizado. Utilización de plantillas y cintas perforadoras para el control de las máquinas.
- El control por leva en la automatización pasó al uso de sistemas hidráulicos y electrónicos.
También se desarrollaron los finales de carrera.
- La industria aeroespacial (que requería de piezas complejas que sólo podían obtenerse por
mecanizado) fue la verdadera impulsora del desarrollo de las máquinas-herramienta.
- La evolución de los ordenados permitió mecanizar una leva tridimensional para el regulador de la bomba de inyección de motores de aviación. La complejidad de esta leva hacía imposible su obtención mediante mecanizado convencional. Para obtener esta leva, se conecta una fresadora tridimensional de altas prestaciones con un potente calculador que envía la información codificada de la trayectoria de la herramienta. Este hecho es el precursor del Control Numérico Computerizado (CNC) de las máquinas-herramienta., así como de la robótica.
- Desarrollo ordenadores: permite los avances en control de calidad y automatización en procesos de fabricación.
- 1947 (John C. Parsons, Estados Unidos): control numérico de fresadoras mediante tarjetas perforadas.
- 1946 (G.C. Devol, Estados Unidos): control numérico con entrada de información almacenada por medios magnéticos.
- 1950 en el MIT: se desarrollan las primeras máquinas con Control Numérico gobernadas por ordenador.
- 1961 se publica el lenguaje APT (Adaptative Program Tooling) para programación de control numérico.
- Ingeniería asistida por ordenador.
- Desarrollo de sistema de manipulación y robótica. Los manipuladores eléctricos e hidráulicos Robots.
- Importante: Cambio Automático de herramientas (a finales de los años 50).
- Desarrollo de plaquitas intercambiables de metal duro recubiertas de carburo de titanio (1960-1970).
- Normas ISO para las plaquitas intercambiables (códigos de identificación).
Último tercio del siglo XX. Los años 70 fueron el comienzo de décadas en las que se produjeron grandes avances en la mejora de máquinas-herramienta, herramientas de corte, controles y métodos.
- Avances en tecnologías electrónicas e informática.
- Tecnología electrónica: permite obtener controles numéricos más potentes y fiables.
- Informática: programación de las máquinas (programación manual, programación asistida, programación gráfica interactiva…).
- Evolución: Control Numérico Computerizado (CNC) --- Sistemas Flexibles de Fabricación - Fabricación Integrada por Computador.
- Diseño Asistido por Ordenador (CAD), Fabricación Asistida por Ordenador (CAM).
- Antes de 1974 los robots eran una mezcla de tecnología eléctrica, hidráulica y neumática.
Aparecen los robots con accionamiento íntegramente eléctrico.
- Fuerte desarrollo de la robótica en todos sus campos.
- 1980: gran cantidad de software disponible, bajada de precios del hardware.
- Desarrollo de nuevos materiales para piezas, y nuevos materiales para herramientas que trabajen estos nuevos materiales para piezas.
- Ingeniería Concurrente: integración de los procesos de diseño con los procesos de fabricación.
- Métodos de control de la productividad. No sólo se busca el avance tecnológico, sino la mejor combinación posible entre hombre-máquina para conseguir la mayor productividad posible.
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