5.

Operación de Mecanizado

5.1 Concepto de Mecanizado El mecanizado es una tecnología compleja en la que distintas técnicas de arranque de viruta o abrasión de ésta se combinan para dar forma a un bloque de materia prima y convertirlo en una pieza con la forma y dimensiones deseadas. El proceso de mecanizado produce una gran cantidad de pérdida de material, lo que hace elevado el coste de este proceso. Se han producido grandes avances en el mecanizado en las últimas décadas. El mecanizado artesanal es poco frecuente y predominan las máquinas de control numérico, que realizan automáticamente un proceso de mecanizado establecido a partir de información cifrada con valores propios determinados. El proceso aquí es gobernado por medio de una unidad de control en la cual se introduce un programa con la información adecuada. Los avances también incluyen técnicas que permiten predecir la forma y tamaño de la viruta que se va a formar al mecanizar una pieza según el material y la posición de ataque de la herramienta. Se considera mecanizado de alta velocidad cuando la velocidad de corte es suficiente para aproximar la frecuencia de impacto de los filos de corte a la frecuencia natural dominante del sistema. Esta técnica permite ventajas como la disminución de los efectos de la temperatura o la reducción de esfuerzos de corte. En las máquinas de alta velocidad se mecaniza por fresado. Debido a las condiciones de alta temperatura que puede sufrir la herramienta durante el mecanizado, se emplea fluido refrigerante para evitar distorsiones en el corte deseado. En el área de Mecanizado se emplea taladrina, mezcla acuosa de una serie de aceites. Los útiles forman un papel muy importante en el mecanizado. Se considera útil a todo artilugio necesario para mecanizar la pieza, a parte de la herramienta y la máquina. El Pallet o mesa es la parte inferior donde se colocan el resto de elementos y permite que el sistema se mueva desde el almacenaje hasta la máquina y el puesto de carga. El adaptador o cubo se coloca sobre la mesa y enfrenta verticalmente la pieza a la máquina. El útil de preparación o placa se monta sobre el cubo y tiene una serie de agujeros donde se podrá fijar el útil de mecanizado. El útil de mecanizado posiciona la materia prima sobre la placa. La alta competencia del mercado obliga a innovar en tecnologías complejas que hacen que las piezas necesiten cada vez mayores requerimientos y por ello es necesario el uso de nuevas herramientas, nuevas estrategias de mecanizado, así como técnicas de compensación y optimización del esfuerzo de las herramientas.

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También es importante la elección de la máquina que mecanizará la pieza, teniendo en cuenta muchos parámetros como las limitaciones en el número de ejes, potencia de los husillos, número de cabezales, velocidad o posicionamiento vertical u horizontal, entre otros.

5.2 Operación de Mecanizado 5.2.1 Área de Mecanizado El área de mecanizado está situada en la nave E de la Factoría de Tablada (Sevilla) y cuenta con un área de 5200 m2.

Ilustración 19. Distribución en planta del área de Mecanizado.

5.2.2 Tecnologías de Mecanizado en Planta de Tablada. Actualmente, el área de mecanizado de la Factoría de Tablada se divide en seis tecnologías de mecanizado: Mecanizado de alta velocidad de aluminio, Gantry, Centros de mecanizado, Mecanizado avanzado de titanio, Centros de torneado y Punteadoras.

5.2.2.1 Alta velocidad de aluminio La tecnología de alta velocidad de aluminio (AS)2 consta de dos líneas independientes, las cuales tienen cuatro máquinas cada una que fresan en cada uno de los cinco ejes dimensionales de que dispone. Estas líneas tienen una serie elementos de anclaje de útiles o piezas de forma cúbica o “cubos” de distinto tamaño, en los que pueden colocarse distintas piezas según sus

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La nomenclatura abreviada de las diferentes tecnologías será empleada a lo largo del proyecto.

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dimensiones. Estas máquinas mecanizan siguiendo las órdenes de un programa de control numérico (C/N) cargado previamente en el ordenador de control que gobierna la máquina. En este programa están las coordenadas en las que tiene que posicionarse la herramienta para mecanizar la pieza así como los parámetros de revoluciones y avance.

5.2.2.2 Gantry La máquina Gantry (NS) es la de mayor antigüedad del área. Dispone de tres cabezales, lo que permite el mecanizado de tres piezas simultáneamente. Es capaz de mecanizar tanto aluminio como titanio. Su funcionamiento está basado en programas de control numérico. Por sus dimensiones, es empleada para mecanizar piezas delgadas de gran longitud, muy comunes en la industria aeronáutica.

5.2.2.3 Centros de mecanizado Los Centros de mecanizado (FS) son una tecnología menos automatizada que la de Alta Velocidad o la de Control Numérico y fabrica piezas pequeñas dimensiones de aluminio. Consta de dos máquinas unidas por la zona de carga y descarga. Su funcionamiento está también basado en programación por control numérico.

5.2.2.4 Mecanizado de titanio La tecnología de Mecanizado avanzado de titanio (BS) está formada por cuatro máquinas. La tecnología es similar a la de alta velocidad de aluminio con diferencia en las estrategias de mecanizado, ya que el Titanio al ser un material más rígido debe mecanizarse a un menor número de revoluciones para preservar la vida útil de las herramientas. Al igual que en la tecnología de alta velocidad de aluminio, para poder mecanizar las diferentes piezas es necesario el uso de un programa de control numérico. Hay novedades con respecto a las otras tecnologías. La primera es que las máquinas de mecanizado de titanio poseen un láser que va midiendo la longitud de la herramienta cada vez que termina una de las operaciones de mecanizado, deteniendo la máquina y emitiendo una alarma en caso de que se haya detectado que la herramienta no es la adecuada. Otra particularidad de estas máquinas es un programa capaz de memorizar la frecuencia vibratoria con la que las herramientas deben mecanizar una pieza determinada, guardando parámetros de avance y revoluciones, realizándose así estudios para administrar correctamente la vida útil. Por último, existe diferencia entre las herramientas empleadas en el resto de tecnologías, usando en su mayoría materiales como carburos para capacitar el corte de titanio.

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5.2.2.5 Centros de Torneado En el Centro de Torneado se fabrican piezas roscadas, casquillos y otro tipo de piezas cilíndricas, tanto en acero como en aluminio y titanio. Debido a la diversidad de piezas, la poca repetitividad de los lotes y el alto número de piezas por lote, el centro de torneado es una tecnología prácticamente artesanal. Los operarios ajustan los parámetros y mecanizan las piezas siguiendo las distintas instrucciones de la orden de trabajo.

5.2.2.6 Punteadoras En la sección de Punteadoras existen tres máquinas con una tecnología menos automatizada que las anteriores. Esta tecnología sirve de apoyo a las demás, ya que se emplea para realizar taladros, roscados y barrenados en zonas donde no llegan las herramientas de las tecnologías anteriores. Por lo tanto, en ellas se realizan operaciones de gran precisión. También es empleada para tareas de reparación, como corrección de las posiciones de taladros desviados o ensanchamiento de taladros fuera de tolerancia.

5.3 Flujo productivo Para desempeñar el proceso productivo desde su inicio hasta la entrega de la pieza terminada, el área de Mecanizado está integrado por un equipo de producción asistido por diferentes departamentos soporte. -

Producción:

Integrado por el responsable de producción, mandos de producción y operarios de taller. Gestión y realización del mecanizado de piezas.

-

Planificación:

Gestión de fechas de órdenes de piezas y materiales.

-

Ingeniería:

Administración de rutas de proceso productivo y soporte en la resolución de problemas.

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Calidad:

Gestión de los defectos de calidad mediante las Hojas de No Conformidad de la producción interna (HNC’s) y los Informes de Discrepancia de los clientes (ID’s), además de dar disposición a las piezas que entran al Área de segregación y revisión de materiales (ASRM).

-

Herramientas:

Gestión de herramientas de taller.

-

Programación C/N:

Creación y modificación de programas de C/N de las distintas piezas.

-

Mantenimiento:Gestión de máquinas e instalaciones.

-

Lean Manufacturing:

Soporte en tareas de mejora continua. 38

-

Logística:

Administración de entrada/salida de piezas.

En general, se puede afirmar que cada una de las piezas que terminan en el almacén traza el siguiente proceso productivo: 1) Lanzamiento de la orden de producción por parte de planificación 2) Preparación de la materia prima 3) Mecanizado 4) Operaciones auxiliares 5) Taladrado de precisión 6) Tratamientos superficiales 7) Equipado 8) Almacenado

Ilustración 20. Diagrama de flujo de producción en serie.

La producción en serie del área de Mecanizado viene constituida por una serie de pasos por diferentes empresas subcontratistas que se repiten en la gran mayoría de las piezas:

Ilustración 21. Empresas participantes en proceso de mecanizado.

1) Empresa A: encargada de suministrar la materia prima Se parte de la materia prima en su estado más básico, grandes bloques de material, y se cortan en formatos adecuados para ser introducidos en las

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diferentes máquinas de las tecnologías de Mecanizado. Posteriormente, el material es transportado hasta las instalaciones de Tablada. Profundizando más sobre el conjunto del proceso, al lanzarse la orden, se imprimen en la Empresa A documentos que acompañarán a la pieza hasta su estado final. A continuación, el personal de la Empresa A revisa en su base de datos si dispone del formato de materia prima en el almacén que se corresponda con la referencia solicitada. Si es así, se envían a la planta de Tablada empleando sus propios medios de transporte. En caso negativo, comienza el proceso de corte de material. Este proceso consiste en la medición sobre bloques de grandes dimensiones, cuántos formatos pueden extraerse. Posteriormente, se introducen en sus máquina para recibir operaciones de recanteado y planeado y se obtienen, así, los formatos. La empresa A tiene registrados mediante un sistema informático los formatos de las piezas por tecnología, de esta forma no es necesario medir manualmente sobre los bloques de materia prima y marcar las piezas que se pueden extraer de ella. Es decir, la automatización ha ido ganando terreno a la producción artesanal, reduciéndose considerablemente el tiempo de proceso. Una vez realizado el proceso, la Empresa A envía el lote de piezas que exige la orden de producción, guardando en el almacén el exceso de piezas que haya podido producir debido a cualquier contingencia. 2) Empresa B: encargada de los procesos auxiliares de repaso superficial. Las piezas, tras ser mecanizadas, necesitan recibir un tratamiento de repaso superficial para reducir su espesor y adquirir la rugosidad superficial especificada. Además, este repaso confiere a la pieza unas propiedades que permiten que los operarios la manipulen sin riesgo de corte, ya que muchas de ellas necesitan recibir nuevas operaciones antes de ser ensambladas. El transporte es realizado diariamente desde las instalaciones de Tablada. La Empresa B trata lotes de piezas de aluminio y titanio, puesto que las piezas de acero no necesitan repaso superficial. 3) Empresa C: encargada de las operaciones finales. El último proceso a realizar previo al almacenaje de las piezas es el de tratamientos superficiales. La Empresa C transporta los lotes de aluminio y 40

titanio desde la Empresa B, donde las somete a procesos de comprobación de dureza, inspección de grietas, perdigoneado y baños químicos de distintos tipos según los requerimientos de la pieza. También realiza las operaciones de imprimación y pintura. Por otro lado, recibe los lotes de piezas de acero, las cuales reciben tratamientos de cromado, pasivado o cadmiado según la ruta especificada. Este es el último eslabón de la cadena de mecanizado de piezas, tras el cual se realiza el transporte al área de Mecanizado para ser expedidas al cliente interno o externo.

5.3.1 Proceso de Alta Velocidad de aluminio La tecnología de mecanizado por control numérico de alta velocidad de aluminio es la que agrupa la mayor carga productiva del área de Mecanizado. Está formada por dos líneas: la línea 2 y la línea 3, situadas en el ala Este de la nave al fondo y en el ala oeste y en el centro de la Nave, respectivamente. Corresponden a las zonas 1 y 3 del lay-out, respectivamente.

Ilustración 22. Líneas de producción de alta velocidad de aluminio.

En primer lugar, cuando los lotes de materia prima llegan a las instalaciones de Tablada, son colocados por el personal de logística en las estanterías asignadas. Cada una de las piezas va acompañada de toda la documentación necesaria para su mecanizado, la cual ha sido impresa y adjuntada por la Empresa A. Esta documentación incluye la ruta, planos para la mecanización y la instrucción de verificación.

Diariamente, el departamento de planificación emite un

documento en el que refleja la prioridad de entrega de las diferentes órdenes que se hallan en el taller.

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El punto de partida en el mecanizado es la revisión de que la documentación asociada al lote es la correcta y necesaria, es decir, la comprobación de que la orden de producción está acompañada de la instrucción técnica, los planos del formato de materia prima e instrucción de verificación. El segundo paso es localizar el formato de materia prima. El método consiste en colocar una etiqueta en el exterior de la funda de plástico en la que va la orden de producción y donde aparecerá el identificador de la estantería. El lote es depositado junto a la estación de carga y se procede a buscar el útil. Para mecanizar la pieza, el operario necesitará situar en el cubo el útil que indica la instrucción técnica. A continuación, se procede a cargar el cubo que será enviado a la máquina con la pieza y que viaja por vías fijas de la instalación. Tras limpiar el cubo de restos de viruta y rebabas del proceso de mecanizado de la pieza anterior, seguidamente se coloca y fija el útil y posteriormente la pieza. Se chequea frente al ordenador que la herramienta coincide con la que indica la instrucción técnica y se descarga el programa C/N. Antes de activar el programa, el operario debe indicar el control de los parámetros de decalaje según la instrucción técnica, según la cara o en su caso para la compensación de la medida real de la herramienta. Se selecciona el primer programa y se comprueba que la primera herramienta y el programa coinciden con la Instrucción Técnica. Mientras la pieza está siendo mecanizada, proceso que puede durar desde minutos hasta horas, el operario va preparando la siguiente pieza. Una vez terminadas todas las operaciones, se transporta la pieza desde la máquina hasta la estación de carga y se extraen pieza y útil siguiendo los protocolos de seguridad establecidos. Se borra el programa y se pasa a verificar. Aquí el operario debe comprobar las dimensiones de la pieza en los puntos indicados en la instrucción de verificación determinados por el departamento de Calidad están dentro de tolerancia. Si cumple con las especificaciones, se transportan las piezas a la zona delimitada como zona de envío al subcontratista B para seguir el proceso. En caso de no cumplir las exigencias de calidad, se aísla y se inspecciona el equipo de mecanizado. Los operarios de logística embalan el lote y queda a disposición de ser recogido por el transportista de la Empresa B.

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ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

OPERACIÓN MECANIZADO Obtención de documentación Identificación de formato Transporte de formato Identificación de útil Transporte de útil Limpieza cubo Colocación de útil Colocación de formato Descarga de programa C/N Carga de programa en máquina Introducción de decalajes en programa Chequeo de herramientas Extracción de pieza Extracción de útil Borrado de programa Verificación Transporte a zona de envío Empresa B

Tabla 1. Secuencia de operaciones de área de Mecanizado.

La Empresa B separa sus instalaciones en 2 líneas de trabajo, asociadas una para piezas de aluminio y otra para titanio. Una vez eliminadas las orejetas de la pieza, se procede a la realización de la operación de repaso. La siguiente operación es la de limpieza y secado. Una vez secas, determinadas rutas indican operaciones de taladrado, conformado, fresado o punteadora. En caso contrario, pasarían directamente a la sala de verificación interna y seguidamente a otra verificación, esta vez por parte de personal de Airbus destinado en la Empresa B. Desde esta plataforma de Airbus situada en las instalaciones de la Empresa B, las piezas son embaladas nuevamente y enviadas a la Empresa C, donde se llevarán a cabo los procesos finales. ITEM 1 2 3 4 5 6 7

OPERACIÓN EMPRESA B Recepción de piezas de Tablada Comprobación documentación Corte orejetas Repaso superficial Limpieza y secado Taladrado/Conformado/Fresado Verificación interna

Tabla 2. Secuencia de operaciones de Empresa B.

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Actualmente la Empresa C tiene 2 naves. Los procesos de la empresa C podrían agruparse en cuatro grandes grupos: ensayos de dureza, inspección de grietas, tratamientos superficiales y pintura. Estos cuatro procesos se pueden subdividir en varios procesos más, los cuales se detallarán más adelante. Cuando una pieza llega a la Empresa C, el operario comprueba que la documentación está en orden. Tras la realización del ensayo de dureza, las piezas de aluminio pasan por la inspección de grietas por líquidos penetrantes. Para asegurar que el líquido penetra en todos los puntos de la pieza, es necesario sumergir las piezas en un baño químico. Este baño químico, puede introducir algún tipo de impureza superficial en forma de óxidos que se eliminará con una operación de decapado, eliminación superficial de material del orden de micras. En caso de localizar alguna grieta la pieza retorna a Tablada para su estudio; en caso negativo, sigue su curso dentro de la Empresa C. Algunas de las piezas de alta velocidad de aluminio llevan un tratamiento de perdigoneado que consigue mejorar las propiedades de resistencia a la fatiga. Este tratamiento consiste en el bombardeo de la superficie de la pieza mediante pequeñas esferas de acero. Tanto si las piezas necesitan perdigoneado como si no, una vez que las piezas han superado el ensayo de dureza y la inspección de grietas pasan al anodizado, proceso de mejora ante oxidación del aluminio. Finalmente recibe las operaciones de imprimación y pintura. A continuación, si la pieza debe ser equipada con casquillos, rótulas o recibir sellante, pasa a la sala de equipado. En caso contrario, pasa directamente por labores de verificación. La pieza, ya finalizada, es embalada y de nuevo volvería a Tablada, donde se procede al cierre de las operaciones en la base de datos interna y se lleva al almacén de expediciones donde la pieza deja de ser responsabilidad de Mecanizado y se considera entregada al cliente.

ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9

OPERACIÓN EMPRESA C Recepción de piezas de Empresa B Comprobación documentación Baño químico y decapado Inspección de grietas Perdigoneado Anodizado Imprimación y pintura Anodizado Envío a Tablada

Tabla 3. Secuencia de operaciones de Empresa C.

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5.3.2 Proceso de Mecanizado avanzado de titanio La línea de Mecanizado de titanio se sitúa en la parte posterior de la línea 2 de alta velocidad de aluminio encontrándose las estanterías de recepción de material en el ala opuesta de la nave.

Ilustración 23. Línea de procucción de mecanizado de titanio.

El flujo de órdenes en esta tecnología es considerablemente menor que en el área de aluminio. El procedimiento es muy similar al estudiado en el caso del mecanizado aluminio. Se lanza la orden y la Empresa A se encarga de preparar el formato de materia prima. Como se comentó con anterioridad, el titanio es un material muy rígido y, por lo tanto, las operaciones de mecanizado tendrán asociadas un tiempo de ejecución mayor, por lo que normalmente el lead time de corte de material, mecanizado y repaso superficial será mayor que en el caso del aluminio. Una vez entregados los formatos a Tablada, se identifican y se colocan en la estantería de entrada de material. Se ejecuta posteriormente el proceso de mecanizado siguiendo la misma operativa que en el proceso de mecanizado de aluminio y se prepara para su transporte a la Empresa B. En la Empresa B las piezas reciben las operaciones auxiliares de repasado. Hay un conjunto de piezas de titanio que, una vez mecanizada la primera cara de la pieza, vuelven a Tablada para que se le mecanice la segunda cara y de nuevo se mandan a la empresa B para ser repasadas, siguiendo su ruta hacia la empresa C como el resto de piezas. Queda reflejada la complejidad del análisis de la cadena de valor por la gran variedad de piezas y diversos procesos que deben seguir. Tras su paso por las operaciones de la empresa B, las piezas de Titanio son transportadas a la empresa C donde se realizarán los procesos finales. Se describe el siguiente proceso: ensayo de 45

dureza, la inspección de grietas, perdigoneado, anodizado, equipado en su caso y finalizan con la imprimación y pintura. Momento en el cual las piezas están disponibles para retornar de nuevo a expediciones en Tablada.

5.3.3 Proceso de Centros de Mecanizado La orden de producción es abierta por el departamento de Planificación y la Empresa A comienza a preparar los formatos. En este caso no hay formatos de corte preestablecidos como en el caso de formatos de aluminio o titanio, lo que desemboca en un lead time de fabricación mayor. Salvando ese detalle, los procesos llevados a cabo en el área de Mecanizado, Empresa B y Empresa C son análogos a los del mecanizado de aluminio.

5.3.4 Proceso de Gantry El flujo productivo es idéntico al de las tecnologías de alta velocidad de aluminio y centros de mecanizado, con la salvedad de que no existen estanterías de entrada de material sino que existe una zona debidamente acotada en el suelo a pocos metros de máquina.

5.3.5 Proceso de Centro de torneado El Centro de torneado es una tecnología con particularidades significativas respecto a las anteriores. Para empezar, la materia prima que recibe de la Empresa A viene en forma de cilindros de una longitud considerable en lugar de bloques, como en las demás tecnologías. Las órdenes incluyen un gran número de piezas y, éstas suelen tener dimensiones muy reducidas. La mayoría de las piezas cilíndricas que son mecanizadas en Tablada necesitan un tratamiento previo de deshidrogenación. Posteriormente, pasan a una de las tres máquinas de torneado. Las herramientas no están clasificadas, se van metiendo en la máquina de torno según la necesidad de la pieza que se va a mecanizar. Los operarios tienen mucha experiencia y saben en qué lugar se sitúa cada una de las herramientas. Una vez concluido el mecanizado, las piezas de acero, que representan la mayoría, deben ser transportadas al horno para recibir un tratamiento de relajación de tensiones como operación previa a un rectificado final en el torno. Estas piezas no son transportadas a la Empresa B, sino que pasan directamente a la empresa C para que se realicen los procesos finales. Esto se debe a que la mayoría de las piezas del centro de torneado son susceptibles de ir posicionadas en ejes de revolución y otras partes giratorias del avión que requieren gran resistencia al rozamiento y a las

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elevadas temperaturas. Por ello, requieren tratamientos de cromado, cadmiado, pasivado, etc. que aportan unas propiedades superficiales adecuadas para las condiciones indicadas. La ruta que siguen las piezas en la empresa C es de limpieza, decapado e inspección de grietas. Las piezas de acero ferromagnéticas realizan una inspección de grietas que consiste en aplicar limaduras de hierro imantadas que según su orientación pueden identificar grietas externas e internas. Las piezas de acero no ferromagnéticas, al igual que las piezas de titanio o de aluminio, sufren una inspección de grietas basada en líquidos penetrantes. Tras la inspección de grietas, algunas piezas reciben la operación de perdigoneado y anodizado. Las piezas del centro de torneado necesitan tratamientos superficiales especiales. Como se ha explicado anteriormente, estas piezas suelen ir montadas en ejes de revolución de los aviones y por eso necesitan ciertas propiedades de resistencia a la fatiga, coeficiente de rozamiento, auto-lubricación, conductividad eléctrica o térmica, resistencia a la corrosión, etc. Deben permanecer un determinado tiempo en los diferentes baños químicos de los que dispone la Empresa C. En estos baños, mediante el efecto de pila galvánica, la pieza recibe en su superficie cantidades microscópicas de cadmio, cromo o titanio. También reciben el tratamiento de pasivado, operación que consiste en aportar una película de ácido nítrico a la superficie exterior que lo protege de los efectos de agentes externos impidiendo una posible reacción química o electroquímica como la corrosión. Finalmente, regresan a Tablada al área de expediciones a la espera de ser entregadas al cliente.

5.3.6 Proceso de Punteadoras La carga de trabajo anual de esta tecnología procede de piezas que dispongan de taladros de gran precisión especificados por la ruta de fabricación o piezas necesitadas de algún tipo de reparación. Por lo tanto, un volumen de trabajo poco estable en el tiempo. Las piezas pueden proceder tanto del área de mecanizado de Tablada como de la Empresa C y, salvo en los casos en los que se requiere una reparación u otro tipo de operación de contingencia, supone el punto final al tratamiento de la pieza previo al embalaje.

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